III LES INSTRUMENTS BARO- ANEMOMETRIQUES

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1 III LES INSTRUMENTS BARO- ANEMOMETRIQUES

2 L ALTIMETRE Description Aiguille des dizaines de milliers de pieds Aiguille des milliers de pieds Pression de calage Aiguille des centaines de pieds Bouton de réglage

3 L ALTIMETRE Principe 0 Avion au niveau de la mer Dispositif de transmission mécanique Capsule de Vidie Ressort empêchant l écrasement de la capsule Pression statique P S

4 L ALTIMETRE Principe 0 L avion prend de l altitude La pression statique diminue Pression statique P S

5 L ALTIMETRE Principe 0 L avion prend de l altitude La pression statique diminue Pression statique P S

6 L ALTIMETRE Principe 0 L avion prend de l altitude La pression statique diminue Conclusion : L altimètre est un baromètre. Pression statique P S

7 L ALTIMETRE 2 problèmes : - Comment varie la pression quand l altitude augmente? - Comment s assurer que l altimètre indique bien toujours zéro au niveau de la mer, alors même que la pression atmosphérique au niveau de la mer n est jamais la même?

8 L ALTIMETRE - Comment varie la pression quand l altitude augmente? La variation est différente chaque jour. Modèle de l atmosphère standard : La pression atmosphérique diminue 1 hpa tous les 28 ft. (valable uniquement dans les basses couches de l atmosphère)

9 L ALTIMETRE - Comment s assurer que l altimètre indique bien toujours zéro au niveau de la mer, alors même que la pression atmosphérique au niveau de la mer n est jamais la même? Régler l altimètre au QNH. Il indique alors une altitude approximative. Cette altitude n est exacte qu au niveau du sol, à l endroit où le QNH a été calculé.

10 L ALTIMETRE L ALTITUDE VRAIE Pour les amateurs de poésie, il est possible de déduire de l indication de l altimètre, la valeur de l altitude vraie.

11 L ALTIMETRE L ALTITUDE VRAIE Lorsque dans l azur tu t élèveras, De combien par rapport aux vastes étendues océaniques tu t es éloigné tu sauras, Lorsque le cadran tu consulteras, Et la formule magique tu invoqueras : Z vraie Z QNH 4.( T ). Ts 1000 vraie tan dard ( ZQNH Ztopographi que ) Bonne nouvelle : Connaître l altitude vraie de l avion est inutile pour les exigences du vol en VFR.

12 L ALTIMETRE 2 autres calages sont possibles QFE : Altimètre indique zéro au niveau du sol Le QFE est la pression atmosphérique qui règne en un point donné. Lorsque l altimètre est «calé au QFE», il indique une hauteur approximative.

13 L ALTIMETRE 2 autres calages sont possibles Si on affiche dans la fenêtre de l altimètre «1013,25» hpa, on dit que l altimètre est calé en pression standard. L altimètre mesure alors la hauteur de l avion par rapport à la surface isobare 1013,25 hpa. Sauf cas particulier, cette surface isobare n est ni le niveau de la mer, ni le sol. Altitude pression (ft) ou «niveau de vol» (FL, centaines de pieds) Exemple : L altimètre, calé en standard, indique 4100 pieds : Altitude pression 4100 pieds, niveau de vol 41 Surface 1013,25

14 L ALTIMETRE Problème de l altimètre Voler à altitude constante, c est voler horizontalement.

15 L ALTIMETRE Problème de l altimètre Pour l altimètre : Altitude constante = pression statique constante (surface isobare) Problème : Les surfaces isobares ne sont pas rectilignes. Cette trajectoire est celle d un pilote qui a parfaitement tenu son altitude! Il faut être vigilant lors du franchissement des reliefs par exemple.

16 L ALTIMETRE Exemple de calcul d altimétrie : Calcul du QNH St Geoirs, un jour d hiver. L avion est au sol et l altimètre réglé pour qu il indique 0 pieds. La pression indiquée dans la fenêtre est le QFE. QFE = 974 hpa. Que vaut le QNH?

17 L ALTIMETRE Exemple de calcul d altimétrie : Calcul du QNH QFE = 974 hpa. Altitude de St Geoirs : 1300 ft Sachant qu il règne une pression de 974 hpa à 1300 ft d altitude, quelle est la pression qui règne à 0 ft? Lorsque l altitude diminue, la pression atmosphérique augmente de 1 hpa tous les 28 ft 1300 / 28 = 46 QNH = = 1020 hpa

18 L ALTIMETRE Exemple de calcul d altimétrie : Calcul du QNH Donc, QFE = 974 hpa et QNH=1020 hpa. Vérification pratique? Régler l atimètre pour qu il indique l altitude du terrain hpa

19 L ALTIMETRE Exemple de calcul d altimétrie : Franchissement du relief en voyage Avion en voyage, altimètre calé en standard. L avion vole vers l Est. Il doit donc choisir un niveau de vol «impair+5» (FL35, ou FL55, ou FL75 etc.) Altitude topographique lue sur la carte : 5300 ft QNH régional = 1004 hpa En prenant en compte une marge de sécurité de 500 ft, quel est le plus bas niveau de vol que l avion peut choisir?

20 L ALTIMETRE Exemple de calcul d altimétrie : Franchissement du relief en voyage Altitude- pression Pression atmosphérique Altitude Pression atmosphérique ,25 0 0

21 L ALTIMETRE Exemple de calcul d altimétrie : Franchissement du relief en voyage Altitude- pression Pression atmosphérique Altitude Pression atmosphérique =5552 ft 5300 ft Le sommet de la montagne est à une altitude pression de 5552 ft. 9x28=252 ft 9 hpa ,25 0 QNH=1004

22 L ALTIMETRE Exemple de calcul d altimétrie : Franchissement du relief en voyage Altitude- pression Pression atmosphérique Altitude Pression atmosphérique =5552 ft 5300 ft Compte tenu des 500 ft de marge, l avion doit voler à une altitude pression minimale de 6052 ft. 9x28=252 ft 9 hpa ,25 0 QNH=1004

23 L ALTIMETRE Exemple de calcul d altimétrie : Franchissement du relief en voyage Altitude- pression Pression atmosphérique Altitude Pression atmosphérique =5552 ft 5300 ft Compte-tenu de la réglementation il doit donc voler au moins au niveau 75. 9x28=252 ft 9 hpa ,25 0 QNH=1004

24 L ALTIMETRE Dysfonctionnement et pannes 1. Dysfonctionnement global de l altimètre (altimètre décalibré) Confrontation des QNH 2. Prise statique bouchée Altimètre bloqué.

25 LE VARIOMETRE Le variomètre indique la vitesse verticale de l avion. Il est gradué en centaines de pieds par minute. Valeurs positives : Montée. Valeurs négatives : Descente. La valeur zéro est représentative du palier (altitude constante) 500 pieds par minute en montée 1000 pieds par minute en descente

26 LE VARIOMETRE Principe 0 Même pression à l intérieur et à l extérieur de la capsule. L instrument indique 0 ft/min. Capsule de Vidie Capillaire Capacité (réservoir) Pression statique P S Pression statique P S

27 LE VARIOMETRE Principe L avion monte. 0 La pression statique extérieure diminue. Pression statique P S Pression statique P S

28 LE VARIOMETRE Principe L avion monte. 0 La pression statique extérieure diminue. Pression statique P S Pression statique P S

29 LE VARIOMETRE Principe 0 Pression statique P S Pression statique P S

33 LE VARIOMETRE Principe 0 La capsule reprend sa forme initiale par élasticité. Pression statique P S Pression statique P S

34 LE VARIOMETRE Principe 0 En descente, même principe, mais la capsule se contracte car la pression dans l enceinte extérieure augmente. Pression statique P S Pression statique P S

38 LE VARIOMETRE Le variomètre donne une indication avec retard. Il ne faut donc pas piloter en suivant l aiguille du variomètre, sinon le pilote est lui aussi en retard. Il ne faut donner foi à ses indications qu une fois une assiette bien stabilisée depuis plusieurs secondes.

39 LE VARIOMETRE Pannes Panne de statique Indication bloquée.

40 L ANEMOMETRE Principe 0 Avion immobile Pression totale P T Pression statique P S

41 L ANEMOMETRE Principe 0 Avion en déplacement Pression totale P T Pression statique P S

44 L ANEMOMETRE Principe 0 Avion en déplacement P T P S = P dyn L anémomètre mesure une pression dynamique Pression totale P T Pression statique P S

45 L ANEMOMETRE Graduation de l anémomètre 1 nœud (knot, kt) = 1,852 km/h 1 MPH (mile per hour) = 1,609 km/h Problème : Comment établir une correspondance pression dynamique vitesse?

46 Graduation de l anémomètre Convention de graduation de l anémomètre : L anémomètre indique la vitesse air réelle de l avion si : - Les pressions statique et totale sont mesurées sans erreur - La pression atmosphérique (statique) vaut 1013,25 hpa, la température 15, et la densité de l air 1 L indication de l anémomètre ne correspond donc souvent pas à la vitesse réelle de l avion. Il faut lui appliquer des corrections.

47 Un anémomètre, des vitesses Vitesses pour naviguer Problème : Je suis en vol, en palier, en croisière. J ai 150 NM à parcourir. Je lis mon anémomètre. Combien de temps cela va-t-il prendre? On pourrait s attendre à : 1h30

48 Un anémomètre, des vitesses Vitesses pour naviguer Vitesse lue sur l anémomètre : Vitesse indiquée (Indicated Airspeed, IAS) L avion se déplace-t-il réellement à 100 kts? En général, non.

49 Un anémomètre, des vitesses Vitesses pour naviguer L anémomètre indique la vitesse air réelle de l avion si : - Les pressions statique et totale sont mesurées sans erreur - La pression atmosphérique (statique) vaut 1013,25 hpa, la température 15, et la densité de l air 1 (Convention de graduation de l anémomètre)

50 Un anémomètre, des vitesses Vitesses pour naviguer Correction de l erreur de statique et de l erreur de pitot : 1 kt Vitesse indiquée : 100 kts Vitesse conventionnelle (CAS) : 100 kts Vitesse indiquée = Vitesse conventionnelle

51 Un anémomètre, des vitesses Vitesses pour naviguer Correction de l écart de l atmosphère avec la convention : - 1% de V i par tranche de 600 ft d altitude pression - 1% de V i par 5 d écart par rapport à l atmosphère type Sens de la correction : «Plus haut, plus chaud, plus vite» Après correction, on obtient la vitesse air vraie (TAS).

52 Un anémomètre, des vitesses Vitesses pour naviguer Correction de l écart de l atmosphère avec la convention : - 1% de V i par tranche de 600 ft d altitude-pression - 1% de V i par 5 d écart par rapport à l atmosphère type Retour sur l exemple : Vitesse indiquée : 100 kts, vitesse conventionnelle : 100 kts - Je vole au FL 105 : +17 % - Température extérieure de 9 C : +3 % Correction totale : +20 % La vitesse air vraie (TAS) est de 120 kts

53 Un anémomètre, des vitesses Vitesses pour naviguer

54 Un anémomètre, des vitesses Vitesses pour naviguer La vitesse vraie représente-t-elle la vitesse de déplacement de l avion par rapport au sol? Souvent, non. - Influence du vent - L avion se déplace-t-il horizontalement?

55 Un anémomètre, des vitesses Vitesses pour naviguer L avion se déplace-t-il horizontalement? Vitesse air vraie : 120 kts, pas de vent L avion progresse sur son trajet à 120 kts

56 Un anémomètre, des vitesses Vitesses pour naviguer L avion se déplace-t-il horizontalement? Vitesse air vraie : 120 kts, pas de vent Vitesse verticale (V z ) Vitesse propre (V p )

57 Un anémomètre, des vitesses Vitesses pour naviguer L avion se déplace-t-il horizontalement? Vitesse air vraie : 120 kts, pas de vent Vitesse verticale = 0 Vitesse propre (V p ) = Vitesse air vraie

58 Un anémomètre, des vitesses Vitesses pour naviguer L avion se déplace-t-il horizontalement? Vitesse air vraie : 120 kts, pas de vent Vitesse verticale (V z ) Vitesse propre (V p ) Vitesse air vraie Conclusion : Pour nos avions, pour toutes les phases de vol, Vitesse propre = Vitesse air vraie

59 Un anémomètre, des vitesses Vitesses pour naviguer Retour sur l exemple : Vitesse indiquée 100 kts, vitesse conventionnelle 100 kts, vitesse air vraie 120 kts, vitesse propre 120 kts - Influence du vent : Vitesse sol Vitesse du vent V W Vitesse propre V p

60 Un anémomètre, des vitesses Vitesses pour naviguer Retour sur l exemple : Vitesse indiquée 100 kts, vitesse conventionnelle 100 kts, vitesse air vraie 120 kts, vitesse propre 120 kts - Influence du vent : Vitesse sol < V p Vitesse du vent V W Vitesse propre V p

61 Un anémomètre, des vitesses Vitesses pour naviguer Retour sur l exemple : Vitesse indiquée 100 kts, vitesse conventionnelle 100 kts, vitesse air vraie 120 kts, vitesse propre 120 kts - Influence du vent : Vitesse sol > V p Vitesse du vent V W Vitesse propre V p

62 Un anémomètre, des vitesses Vitesses pour naviguer Retour sur l exemple : Vitesse indiquée 100 kts, vitesse conventionnelle 100 kts, vitesse air vraie 120 kts, vitesse propre 120 kts - Influence du vent : 30 kts de vent dans le dos V sol = = 150 kts Conclusion : Dans les conditions citées (vitesse indiquée 100 kts, FL105, température extérieure 9 C, 30 kts de vent dans le dos), pour parcourir 150 NM il faut : 1h00

63 Un anémomètre, des vitesses Synthèse Action ou correction Vitesse(s) obtenue(s) Remarque Lecture sur l anémomètre

64 Un anémomètre, des vitesses Synthèse Action ou correction Vitesse(s) obtenue(s) Remarque Lecture sur l anémomètre Vitesse indiquée (V i ) Vitesse conventionnelle

65 Un anémomètre, des vitesses Synthèse Action ou correction Vitesse(s) obtenue(s) Remarque Lecture sur l anémomètre Vitesse indiquée (V i ) Vitesse conventionnelle Erreurs de statique et de pitot négligeables pour nos avions.

66 Un anémomètre, des vitesses Synthèse Action ou correction Vitesse(s) obtenue(s) Remarque Lecture sur l anémomètre Correction des écarts de l atmosphère réelle avec l atmosphère type Vitesse indiquée (V i ) Vitesse conventionnelle Erreurs de statique et de pitot négligeables pour nos avions.

67 Un anémomètre, des vitesses Synthèse Action ou correction Vitesse(s) obtenue(s) Remarque Lecture sur l anémomètre Correction des écarts de l atmosphère réelle avec l atmosphère type Vitesse indiquée (V i ) Vitesse conventionnelle Vitesse air vraie Vitesse propre Erreurs de statique et de pitot négligeables pour nos avions.

68 Un anémomètre, des vitesses Synthèse Action ou correction Vitesse(s) obtenue(s) Remarque Lecture sur l anémomètre Correction des écarts de l atmosphère réelle avec l atmosphère type Vitesse indiquée (V i ) Vitesse conventionnelle Vitesse air vraie Vitesse propre Erreurs de statique et de pitot négligeables pour nos avions. Pentes de trajectoires faibles

69 Un anémomètre, des vitesses Synthèse Action ou correction Vitesse(s) obtenue(s) Remarque Lecture sur l anémomètre Correction des écarts de l atmosphère réelle avec l atmosphère type Vitesse indiquée (V i ) Vitesse conventionnelle Vitesse air vraie Vitesse propre Erreurs de statique et de pitot négligeables pour nos avions. Pentes de trajectoires faibles Prise en compte du vent

70 Un anémomètre, des vitesses Synthèse Action ou correction Vitesse(s) obtenue(s) Remarque Lecture sur l anémomètre Correction des écarts de l atmosphère réelle avec l atmosphère type Vitesse indiquée (V i ) Vitesse conventionnelle Vitesse air vraie Vitesse propre Erreurs de statique et de pitot négligeables pour nos avions. Pentes de trajectoires faibles Prise en compte du vent Vitesse sol

71 Un anémomètre, des vitesses Synthèse Action ou correction Vitesse(s) obtenue(s) Remarque Lecture sur l anémomètre Correction des écarts de l atmosphère réelle avec l atmosphère type Prise en compte du vent Vitesse indiquée (V i ) Vitesse conventionnelle Vitesse air vraie Vitesse propre Vitesse sol Erreurs de statique et de pitot négligeables pour nos avions. Pentes de trajectoires faibles Correction importante, égard, entre autres, au bilan carburant

72 Un anémomètre, des vitesses Vitesses pour piloter Problème : La vitesse de décollage de mon avion, d après le manuel de vol, est de 65 kts. Je décolle de Courchevel (altitude 6500 ft), un aprèsmidi d été (+20 C par rapport à l atmosphère standard). A quelle vitesse indiquée dois-je faire ma rotation?

73 Un anémomètre, des vitesses Vitesses pour piloter Réponse : A 65 kts. Les vitesses «de fonctionnement» de l avion sont invariantes, quelles que soient les conditions atmosphériques. Elles dépendent, par contre, de la masse de l avion.

74 Un anémomètre, des vitesses 0 Vitesses pour piloter Interprétation : L anémomètre mesure une pression dynamique Pression totale P T Pression statique P S

75 Un anémomètre, des vitesses 0 Vitesses pour piloter Interprétation : Pour une masse donnée, l avion décolle quand la pression dynamique atteint une valeur précise. Pression totale P T Pression statique P S

76 Un anémomètre, des vitesses 0 Vitesses pour piloter Interprétation : L avion décolle quand l aiguille de l anémomètre atteint une certaine position, toujours la même pour une masse donnée. Pression totale P T Pression statique P S

77 Un anémomètre, des vitesses Vitesses pour piloter Limites basses de vitesse : Vitesses de décrochage V s0 à masse maximale (Velocity Stall, configuration atterrissage) V s1 en lisse (Velocity Stall, tout autre configuration que l atterrissage) Ce sont les vitesses à masse maximale. Sous facteur de charge 1.

78 Un anémomètre, des vitesses Vitesses pour piloter Limites hautes de vitesses : Résistance structurelle VFE (Velocity Flaps Extended) VNO (Velocity Normal Operating) VNE (Velocity Never Exceed)

79 La panne d anémomètre 0 En cas d absence d information fiable de vitesse : P T P S = P dyn - Suivre les consignes du manuel de vol (travailler aux pré-affichages d assiette et de puissance) Pression totale P T Pression statique P S

80 La panne d anémomètre 0 Prise pitot bouchée : P T P S = P dyn - En palier, indications de l anémomètre incohérentes avec la puissance affichée - En montée, la vitesse augmente - En descente, la vitesse diminue Pression totale P T Pression statique P S

81 La panne d anémomètre 0 Prise statique bouchée : P T P S = P dyn - Indétectable en palier - En montée comme en descente, les indications sont erronnées Pression totale P T Pression statique P S