Connaissance de l'avion


 

I - Résistance des matériaux

I.1 - Construction en bois coffré ou bois entoilé

I.2 - Construction en aluminium

I.3 - Construction en tubes d'acier

I.4 - Construction composite

 

II - Les éléments de l'aéronef

 

III - Groupe moto-propulseur

III.1 - Alimentation en carburant

III.1.2 - Le carburateur, les gaz et la mixture

III.1.3 - Le givrage carburateur

III.1.4 - Comment utiliser la réchauffe carburateur

III.2 - Carburant

III.3 - Huiles

III.4 - Allumage

III.5 - Circuit électrique

III.6 - Refroidissement moteur

 

IV - Réacteurs et fusées

 

V - Train d'atterrissage

V.1 - Le train classique

V.2 - Le train tricycle

 

VI - Poste de pilotage et instruments de bord

VI.1 - Manche et palonnier

VI.2 - Le tableau de bord

VI.3 - Les instruments moteur

VI.4 - Les instruments de pilotage

VI.4.1 - Anémomètre

VI.4.2. - Altimètre

VI.4.2.1. - Etalonnage de l'altimètre

VI.4.2.2 - Les calages

VI.4.2.3 - Variation des pressions

VI.4.2.4 - En pratique

VI.4.2.5 - Utilisation des calages en fonction des vols

VI.4.3 - Variomètre

VI.4.4 - Horizon artificiel

VI.4.5 - Indicateur de virage

VI.5 - Les instruments de radio et navigation

VI.5.1 - Compas

VI.5.2 - Conservateur de cap ou directionnel

VI.5.3 - La radio

VI.5.4 - Le VOR

VI.5.4.1 Utilisation du VOR en alignement

VI.5.4.2 Utilisation du VOR en butée de navigation

VI.5.5 - Le radio Compas

VI.5.6 - Le gonio

VI.5.7 - Le transpondeur

VI.5.8 - Le DME

VI.5.9 - ILS et GCA

 


I - Résistance des matériaux

Tout objet manufacturé est constitué de divers matériaux, dans le domaine de l'aviation légère, trois types de matériaux principaux coexistent : le métal, le bois et les composites.

Pour chacun de ces matériaux, il existe des contraintes générales qui sont :

Chacun des matériaux possède des caractéristiques propres qui lui permettent de répondre plus ou moins bien à ces contraintes, et lui permettent également une mise en oeuvre plus ou moins aisée.

Lors de la réalisation d'un avion, il est tout à fait possible de mélanger ces matériaux afin d'adapter l'aéronef construit à certaines contraintes et besoins ( voltige, transport, entretien, etc ... )

 

I.1 - Construction en bois coffré ou bois entoilé

Cette technique, la plus ancienne, utilise des bois résineux de type Hemlock, Spruce ou pin d'Orégon, des bois dur de type Frêne ou Hêtre et des feuilles de contreplaqué d'okoumé ou de bouleau.

La structure réalisée est ensuite entoilée avec des tissus de lin, de coton ou des tissus synthétique de type dacron, ou coffrée. Certain appareils réalisés ainsi il y a plus de 50 ans et ayant été réentoilés tous les 15 ans volent toujours de façon admirable.

Avantages

Inconvénients

facilité de réalisation

conditions de température et d'humidité

facilité de rattrapage des erreurs

formes courbes difficiles à réaliser

légèreté

formes évolutives difficiles à réaliser

bon vieillesement

manque de respect du profil entre nervures

très bonne résistance aux efforts

déformation à grande vitesse

 

I.2 - Construction en aluminium

Cette technique consiste à utiliser des tôles d'alliage d'aluminium ( AU4G 2017/2024 ) assemblées par rivetage entre elles et sur des profils d'aluminium extrudés. De nombreux appareils construits selon cette technique et ayant plus de 30 ans volent encore sans avoir subi de réfection notoire. Cette technique utilisée dans l'industrie est apparue au début des années 70 chez les constructeurs amateur.

Une variante de cette technique utilise des tubes d'aluminium ( ULM particulièrement )

Avantages

Inconvénients

pas de conditions de réalisation

outillage spécifique

nombre de pièces réduit

sensibilité à la corrosion

rapidité de construction

difficulté de réalisation de formes évolutives

pas d'attente entre assemblages

accumulation de fatigue suite aux efforts

bon respect des formes et profils

 

 

I.3 - Construction en tubes d'acier

Cette technique utilise des tubes d'acier spéciaux ( 25CD4S, 15CDV6 ) assemblés en treillis et soudés en atmosphère neutre. L'entoilage est ensuite réalisé directement sur le treillis ou sur une structure secondaire en bois ou aluminium. Ce type de construction est principalement rencontré pour les gouvernes et fuselages d'appareils de voltige, ces parties travaillant peu.

Avantages

Inconvénients

très grande rigidité

soudure en atmosphère neutre

treillis initial très simple

demande un banc d'assemblage

facilité de reproduction du treillis

Nécessite un habillage conséquent

 

I.4 - Construction composite

Cette technique, la plus récente, utilise des tissus résistants et travaillants comme la fibre de verre, de carbone ou de kelvar imprégnés de résine termodurcissable de type polyester ou epoxy.

Les surfaces sont élaborées sur des pains de mousse mis en forme ou par mise en place du complexe composite dans un moule en creux.

Avantages

Inconvénients

possibilité infinie de formes

lourd

respect absolu des profils

sensible à la chaleur

nombre réduit de pièces

allergie humaine aux produits utilisés

 

II - Les éléments de l'aéronef

La voilure est constituée de deux demi-ailes qui assurent la sustentation, la distance séparant les extrémités des deux demi-ailes se nomme envergure.

La structure générale des avions est, quelque soit le type ou la taille, généralement la même, à savoir :

La rigidité de l'aile est assurée par des longerons et des nervures. Le revêtement de la voilure peut être en bois, en métal, en composite ou en toile.

L'extrémité de chaque aile se termine généralement par une partie profilée dénommée saumon. Ce saumon supporte les feux de navigation.

L'espace laissé libre entre les nervures permet de loger des réservoirs de carburant.

Les parties avant et arrière de l'aile se nomment respectivement le bord d'attaque et le bord de fuite. Sur le bord de fuite sont articulés les volets ( le plus près du fuselage ) et sur le bord d'attaque les becs.

Vers l'extrémité de l'ale se trouvent les ailerons, ces deux surfaces qui se braquent en sens inverse permettent en vol d'incliner l'avion à droite ou à gauche ( l'aileron baissé génère de la portance qui permet à la demi-aile associée de se lever )

La partie de l'aile qui assure la jonction avec le fuselage se nomme l'emplanture, le profilage aérodynamique de l'emplanture se nomme le Karman.

Le fuselage est un caisson dont la rigidité est assurée par des couples et des raidisseurs, de même que pour l'aile, son revêtement peut être du bois, du métal, du composite ou de la toile.

L'implantation de l'aile sur le fuselage peut se faire à différents niveaux, basse, médiane ou haute.

A l'arrière du fuselage se trouvent les empennages. Ils sont généralement cruciformes.

La partie verticale comprend un plan fixe dénommé dérive à l'arrière duquel est articulé la gouverne de direction. La partie horizontale est constituée par un plan fixe sur lequel s'articule la gouverne de profondeur. Sur certains avions, l'empennage horizontal est constitué par une seule surface entièrement mobile. Il s'agit dans ce cas d'un empennage monobloc.

Les empennages ne sont pas tous cruciformes, il existent également des empennages en T ( la gouverne de profondeur est placée sur la partie supérieure de la dérive ) et des empennages en V ( les surfaces inclinées à 45° assurent ensemble les fonctions de profondeur et de direction )

 

III - Groupe moto-propulseur

Il est fixé à la cellule de l'avion par le bati moteur et isolé de la cabine par la cloison pare-feu. Les capots moteur et la casserole d'hélice permettent d'assurer un écoulement aérodynamique ainsi qu'un bon refroidissement du moteur. Dans le capot moteur sont aménagées des prises d'air de refroidissement et d'alimentation en air du carburateur. Certains appareils possèdent en plus des volets de capot, petites surfaces mobiles destinées à améliorer la circulation de l'air autour des cylindres.

III.1 - Alimentation en carburant

Cette alimentation est effectuée soit par gravité, soit par l'intermédiaire d'une pompe mécanique entraînée par le moteur. Pour la sécurité, elle est doublée par une pompe électrique qui peut être utilisée en vol

L'alimentation en carburant assure l'approvisionnement du moteur en combustible. L'essence parvient au carburateur par des canalisations qui comportent en général un robinet sélecteur qui permet de fermer ou d'ouvrir l'arrivée d'essence.

 

III.1.2 - Le carburateur, les gaz et la mixture

Il assure l'élaboration du mélange air essence avant son introduction dans les cylindres.

Le flotteur et le pointeau assurent le débit correct en provenance des canalisations ( moteur noyé )

En tournant, le moteur créé une dépression ( pression à l'admission ) qui aspire dans les cylindres le mélange carburé. La puissance délivrée par le moteur est fonction du volume de mélange aspiré. On peut modifier ce volume et donc la puissance en changeant la position du papillon des gaz grâce à la manette de gaz ( accélérateur ) ( le schéma représente la pleine puissance )

Le mélange idéal devant parvenir au cylindre est sensiblement égal à 1gramme d'essence pour 15 grammes d'air.( mélange 1/15e )

La densité de l'air variant avec la température et l'altitude, sur la plupart des moteurs on peut régler en vol les proportions du mélange air / essence grâce à la commande de richesse encore dénommée correcteur altimétrique ou mixture ou commande de mélange De plus afin de maintenir une densité d'air constante, certains moteurs sont équipés d'un turbo-compresseur dont le rôle est de comprimer l'air admis dans le mélange.

 

III.1.3 - Le givrage carburateur

Il s'agit d'un phénomène dangereux en aviation légère, en effet le givrage de l'intérieur du carburateur arrête l'arrivée de carburant au moteur.

Le mélange air / essence s'effectue dans une zone de dépression, le gicleur étant placé dans un étranglement de l'arrivée d'air. La vaporisation de l'essence et la détente du mélange sont génératrice de refroidissement ( de 20 à 30 ° de perte ) qui occasionne le givrage de la vapeur d'eau contenue dans l'air. La glace ainsi formée obture plus ou moins l'admission de carburant.

Sur un avion à calage fixe, le givrage se détecte par une chute du régime moteur, alors que sur un avion à calage variable et vitesse constante, il est annoncé par une chute de la pression d'admission.

Les conditions propices au givrage carburateur sont :

    1. Une température carburateur comprise entre -15 et 0 degré, la température la plus favorable étant de -5 Avec une chute de de 20 à 35° par rapport à l'air extérieur, par 15° extérieur on peut avoir -5° au carburateur. Cette température carburateur peut être surveillée par un indicateur de température carburateur.
    2. Une atmosphère humide, le risque est plus grand au niveau des basses couches

 

 

Pour éviter le givrage carburateur, un dispositif dénommé réchauffe carbu permet le réchauffage de l'air admis ( en général de 50° ). Ce dispositif permet de prendre l'air, non plus à l'extérieur, mais autour des canalisations d'échappement du moteur.

Ce dispositif de réchauffage possède un inconvénient, l'air chaud ainsi admis est moins dense ce qui entraîne une augmentation de la richesse du mélange ( le rapport 1/15 n'est plus respecté ).

Un autre dispositif éliminant le givrage carburateur est l'adoption sur l'avion d'un système d'injection de carburant.

III.1.4 - Comment utiliser la réchauffe carburateur :

L'utilisation permanente de la réchauffe carburateur est impossible pour les raisons suivantes :

1

Détérioration du moteur (dosage explosif du mélange non contrôlé à forte puissance)

2

Peut amener un givrage lorsque la température de l'air avoisine les - 20 ° ( altitude )

3

Surconsommation et diminution de puissance

L'utilisation de la réchauffe carburateur est donc à effectuer en accord avec le manuel de vol et les conditions du moment ( chute du régime, de la pression d'admission ou estimation de risque ), soit :

Au sol

Au minimum pour les essais et en cas de givrage réel ( air non filtré)

Décollage

Jamais de réchauffe car il y aurai diminution de puissance

Croisière

Dès que le risque est pressenti, en tout ou rien s'il n'existe pas d'indicateur de température carburateur

- noter les valeurs des paramètres ( régime ou pression )

- enclencher la réchauffe , noter la chute de régime ou de pression

- attendre 10 à 20 secondes la stabilisation des paramètres

- couper la réchauffe

- si les nouveaux paramètres sont inférieurs ou égaux aux initiaux pas de givrage

- si les paramètres sont supérieurs aux initiaux, givrage, recommencer l'opération.

Descente Approche Finale

Selon les recommandations du manuel de vol, mais de manière générale :

- Réchauffe à fond 30 secondes à 1minute avant la diminution des gaz

- Couper la réchauffe aux alentour de 300 ft lors de l'approche finale, cette mesure permet de disposer de la totalité de la puissance en cas de remise des gaz

 

III.2 - Carburant

Le carburant utilisé pour le moteur est une essence aviation. les essences sont classées selon leur indice d'octane, qui caractérise leur pouvoir antidétonnant.

Le carburant à utiliser est spécifié par le constructeur du moteur, il est indiqué dans le manuel de vol et généralement sur une plaque située à coté de l'orifice de remplissage des reservoirs.

La contamination de l'essence par de l'eau ou de la poussière est dangereuse, ainsi il est conseillé d'effectuer le plein après le dernier vol de la journée afin d'éviter la condensation durant la nuit.

L'essence est colorée de manière à pouvoir être reconnue immédiatement selon le code :

80 / 87

couleur rose

100 LL

couleur bleue

100 / 130

couleur verte

 

L'utilisation de carburant automobile est possible pour certains avions, sous réserve de l'acceptation de ces carburants plombés par le moteur ( dans tous les cas attention ).

La densité moyenne de l'essence est de 0,72, une aproximation correcte dans les calculs de centrage est 0,7 soit un litre de carburant pèse 700 grammes

 

III.3 - Huiles

Il existe deux catégories d'huiles:

 

Composition

Caratéristique

Utilisation

Minérale

Naphte

et

paraffine

Neutralité chimique

Viscosité constante

Point éclair élevé

 

Rodage moteur

Dispersante

Huile minérale

aditifs

Pas de résidu

de combustion

Grands écarts de température du milieu ambiant

Faible viscosité à basse température

Bon démarrage à froid

Bonne lubrification à froid

Grande plage de température de fonctionnement

Propriétés anti-friction

De manière générale toutes les huiles sont miscibles, cependant il; faut éviter de mélanger de l'huile minérale pure et de l'huile dispersante, cette dernière n'étant pas neutre chimiquement

Le grade d'une huile correspond à ses qualités de viscosité. Le grade de l'huile à utilisé augmente avec la température ambiante.

entre -20° et 20

grade 65

commercialement SAE30

entre 0° et 30°

grade 80

commercialement SAE40

au dessus de 15°

grade 100

commercialement SAE35

 

III.4 - Allumage

Son rôle est de fournir l'étincelle qui déclenche la combustion du mélange air essence. L'allumage est effectué par un circuit à magnéto. La magnéto est un organe autonome entraîné par le moteur qui fourni de l'électricité ( ne jamais manipuler une hélice si les magnétos ne sont pas coupées )

Au démarrage, la batterie fournie l'électricité nécessaire pour faire tourner le démarreur qui entraîne le moteur et les magnétos. Une fois le moteur démarré, le circuit de batterie est alors déconnecté du moteur.

Le circuit d'allumage est doublé, chaque circuit est indépendant de l'autre. Chaque magnéto fourni le courant à une bougie par cylindre, il y a donc deux bougies par cylindres.

Ce système entraîne une commande de circuit magnéto à quatre positions soit :

ARRET, GAUCHE, DROITE, GAUCHE DROITE

et se présente sous la forme :

Arret

Gauche

Droite

Gauche Droite

Off

0

Left

1

Right

2

Both

1 2

Ce système doublé permet d'améliorer la sécurité et la combustion du mélange.

Lors de la préparation du vol, au sol il est nécessaire, moteur en route, de contrôler le fonctionnement des circuits magnétos en sélectionnant alternativement l'une et l'autre des rampes d'allumage.

 

III.5 - Circuit électrique

Le circuit électrique de bord est constitué de la batterie, utilisée au démarrage, et qui permet également d'alimenter la radio, les feux de navigation, le phare d'atterrissage et certains équipement de bord (GPS, etc ... ). Cette batterie est rechargée par un alternateur couplé mécaniquement au moteur et électriquement par un système de disjoncteurs et un régulateur.

Sur certains avions, il est possible au sol de brancher ce circuit électrique sur un circuit extérieur dénommé groupe auxiliaire de démarrage.

Sur certains autres avions, il existe une unité complète de génération d'électricité indépendante de la rotation du moteur, il s'agit alors de micro-réacteurs dénommé APU (Auxiliaire Puissance Unit)

 

III.6 Refroidissement moteur

La combustion du carburant produit une chaleur intense qu'il faut évacuer vers l'extérieur. Sur la plupart des moteurs d'avion léger, cette évacuation est assurée par l'air extérieur (refroidissement à air ) qui est forcé à passer, par le capotage moteur, entre des ailettes située sur les cylindres. Ce système nécessite des précautions particulières lors du roulage au sol à faible vitesse et des montées à faible vitesse. La température des cylindres peut être indiquée sur le tableau de bord par l'intermédiaire d'in indicateur de température cylindre.

 

IV - Réacteurs et fusées

Le système à réaction est un système ou la puissance est transmise à un flux d'air éjecté vers l'arrière du groupe propulseur. Le fonctionnement en est le suivant

L'air est aspiré par l'ensemble de pales tournantes A, puis compressé par l'ensemble tournant B. Au point D est injecté le carburant (en général du Kérosène) dans la chambre de combustion C. L'étincelle permettant la combustion est produite également au point C.

L'ensemble ainsi brûlé produit des gazs chauds dont le volume est supérieur au volume d'air initialement admis. Ces gazs chauds sont évacués sous pression au niveau de la tuyère F.

L'axe G permet de transmettre une partie de l'énergie aux ensembles A et B afin de les faire tourner.

Lorsque l'axe G est relié mécaniquement dans sa partie avant à une hélice il s'agit alors d'un turbopropulseur ou turbine et lorsque seul les gaz chaud éjectés assurent la poussée il s'agit d'un réacteur.

Le système fusé emporte son carburant en réservoir comme le moteur à explosion ou le réacteur, mais devant fonctionner sans atmosphère extérieure, emporte également son comburant sous forme liquide (air ou oxygène). En général le carburant est de l'hydrogène et le comburant de oxygène.

Dans le système fusée, le décollage étant vertical, les lois de l'aérodynamique (portance entre autre) ne sont plus utilisées, ce sont alors les lois de la balistique qui sont prises en compte.

La fusée décolle lorsque la poussée devient supérieure au poids. A noter que le poids diminue au fur et à mesure de la combustion (aucun apport extérieur)

La caractéristique principale des fusées est que les réservoirs représentent 80 à 90 % de la masse et du volume total du système.

 

V - Train d'atterrissage

Son rôle est d'assurer la conduite de l'avion et d'amortir les efforts subis lors de la prise de contact de l'avion avec le sol. Il existe deux types de trains d'atterrissage.

 

V.1 - Le train classique

Il est constitué d'un atterrisseur principal disposé sous la voilure ou le fuselage de chaque coté de l'axe principal de l'avion, ainsi que d'une roulette de queue qui permet de diriger l'avion au sol. Ce système tend à disparaître car le centre de gravité étant en avant du système de rotation ( roulette de queue ), l'ensemble est particulièrement instable .

V.2 - Le train tricycle

Il est constitué d'un atterrisseur principal disposé sous la voilure ou le fuselage de chaque coté de l'axe principal de l'avion, ainsi que d'une roulette de nez qui permet de diriger l'avion au sol..

Sur ces deux types de trains, des freins sont montés sur les roues principales (train principal). Les efforts liés au roulage ou à l'atterrissage sont absorbés par des amortisseurs oléopneumatique, mécanique ou constitués de lames métalliques .

Qu'il soit tricycle ou classique le train principal doit supporter seul les efforts liés à l'atterrissage.

Le train de type quelconque peut être rentrant afin de diminuer la traînée

Lorsque la roulette de nez ou de queue est liée mécaniquement à la gouverne de direction, on dit que la roulette est conjuguée

D'autre systèmes d'atterrissage existent et dépendent de la nature de la zone d'atterrissage (flotteurs pour hydravion, skis en montagne, roue centrale et roulette en bout d'aile etc...)

 

VI - Poste de pilotage et instruments de bord

Le poste de pilotage est constitué d'un tableau de bord (ensemble d'indicateurs de commandes), d'un manche ou volant et palonnier et au minimum d'un siège pilote. En général sur un avion ayant au minimum deux places de front, le siège de gauche est le siège pilote, alors que sur un hélicoptère le siège de droite est le siège pilote ( pas cyclique à main gauche et manche à main droite)

Le volant ou manche et les palonniers constituent les commandes de vol et sont la plupart du temps doublées.

 

VI.1 - Manche et palonnier

Le volant ou manche peut se déplacer d'avant en arrière, il commande alors la gouverne de profondeur.

Il peut également se déplacer de droite à gauche et commande alors les ailerons

Le palonnier, actionné aux pieds, commande la gouverne de direction.

Une action en profondeur sur l'axe de tangage vers l'avant (manche en avant) entraîne une rotation autour de l'axe du manche et une traction sur le câble supérieur (manche) et inférieur au niveau gouverne de profondeur. Celui ci met alors l'avion en piqué, de même dans l'autre sens à cabrer

Une action à pousser au pied droit entraîne la gouverne de direction vers la droite et engage un virage plat à droite.

Les deux palonniers sont liés mécaniquement, lorsque le pied droit avance, le pied gauche recule.

 

Une action latérale gauche sur le manche entraîne un effort vers la droite sur le câble situé entre la partie inférieure du manche ( sous l'axe ) et le renvoi. Le renvoi articulé autour de son axe transforme cet effort en traction vers l'avant. Cette traction tire alors l'aileron vers le haut. Cet ensemble d'action permet de lever l'aileron gauche, symétriquement de baisser l'aileron droit et ainsi d'incliner l'avion sur la gauche.

 

VI.2 - Le tableau de bord

Bien que chaque avion possède un tableau de bord qui lui soit propre, on retrouve certaines constantes et groupe d'instruments imposés par la réglementation. Ce sont :

Les instruments de pilotage

Position de l'avion dans son espace (par rapport à la terre)

Les instruments moteur

Surveillance, contrôle, conduite et réglages moteur

Les équipements de radio et de radionavigation

Communication avec l'extérieur et position de l'avion par rapport à un point de destination ou de départ

 

VI.3 - Les instruments moteur

Les instruments de contrôle et commande moteur sont nombreux et dépendent du type de GMP, du calage d'hélice et de la personnalisation de l'avion. En général on trouve les éléments suivant

Compte tour

Commande de richesse

Commande magnétos

Pression carburant

Commande de gaz

Breakers divers

Jauge à carburant

Réchauffe carburateur

Température moteur

Température et pression huile

Commande de pompe

Température cylindres

Charge alternateur

Commande générale batterie

etc .....

 

VI.4 - Les instruments de pilotage

Les instruments de pilotage permettent de contrôler les paramètres avion par rapport à la masse d'air.

Ils utilisent un instrument de base dénommé capsule anéroide qui permet de mesurer une différence de pression .

Il s'agit d'un ensemble fermé et sellé en usine sous atmosphère standard (1013,25 Hpa à 15° C).

Le gaz contenu exerce une pression Pint à laquelle s'oppose la pression à mesurer Pext.

Si Pext est différent de Pint, une déformation mécanique est engendrée et récupérée sur la partie haute

 

VI.4.1 - Anémomètre

L'anémomètre encore dénommé badin est l'indicateur de vitesse relative de l'avion par rapport à la masse d'air qui l'entoure.( Vp vitesse propre ) Il peut être gradué en noeuds ( Kt ), en MPH ou en Km/h

Il mesure un écart entre la pression totale de l'air en avant de l'avion ( tube de pitot ou antenne anémométrique ) et la pression statique mesurée sur les prises de pression statique. Une capsule anéroïde vidée d'air se déforme plus ou moins en fonction de cet écart, et un dispositif mécanique relié à cette capsule fait tourner l'aiguille indicatrice.

Cet instrument est étalonné en usine pour une pression de 1013 Hpa et une température de 15° C. Dans ce cas il indiquera une vitesse correcte, dans les autres cas il faut appliquer une correction de 1% par tranche de 600 ft au dessus de la surface 1013 Hpa à la vitesse lu ou vitesse indiquée. , par exemple dans le cas suivant :

- vitesse lue 180 kt, altitude 2500 ft, QNH 990 entraîne

écart par rapport à la surface 1013 Hpa : 2500 ( 1013 - 990) x 28 soit 2400 ft

en pratique 5 tranches de 600 ft soit une correction de 5%, et Vp = 180 9 = 189 Kt

Nous avons vus précédemment qu'il existe des plages de vitesses critiques pour l'avion, ces plages seront repérées sur l'anémomètre par des arcs de différentes couleur

VNE Vitesse Never Exceed

VNO Vitesse Normal Operation

VFE Vitesse Flap Extend

VLE Vitesse Land Extend

Arc vert zone d'utilisation normale limitée par Vs1 et Vno

VS1 vitesse de décrochage en lisse

VNO vitesse à ne pas dépasser en atmosphère agitée

Arc jaune zone interdite en atmosphère turbulente, limité par VNO et VNE

VNE vitesse à ne jamais dépasser

Arc blanc zone d'utilisation normale en configuration d'atterrissage entre VSO et VFE et / ou VLE

VFE vitesse max d'utilisation des volets sortis

VLE vitesse max d'utilisation du train sorti

VSO vitesse de décrochage volets et train sortis

Trait rouge limite de vitesse du domaine de vol

 

VI.4.2. - Altimètre

L'altimètre fournit une information de distance verticale par rapport à une référence choisie par le pilote (niveau de la mer, de l'aérodrome, de référence standard, etc... ). Il faut interpréter ses indications, car ce n'est qu'un baromètre qui indique la pression extérieure sur un cadran gradué en pieds ou en mètres.

L'altimètre est un baromètre constitué d'une capsule anéroïde. La pression diminuant avec l'altitude, cette capsule se déforme plus ou moins selon l'altitude de l'avion.

Cette déformation est transmise à une aiguille qui se déplace devant un cadran gradué.

Tous les altimètres sont munis d'une fenêtre ou apparaît une échelle de pression graduée en hectopascals ( hPa ).

Le cadran est généralement gradué en pieds (ft ), 1ft = 0,33 m ( règle des 10 / 3 )

150 m = 500 ft

450 m = 1500 ft

1200 m = 4000 ft

1800 m = 6000 ft

300 m = 1000 ft

600 m = 2000 ft

1500 m = 5000 ft

2100 m = 7000 ft

VI.4.2.1. - Etalonnage de l'altimètre

Les constructeurs et les services de réglementation se sont mis d'accord pour choisir une pression standard à une altitude donnée ( à une pression de 843 hPa, l'altimètre indique une altitude de 5000 ft )

Cette pression standard de base est située au niveau de la mer et calée artificiellement à 1013,25 hPa, les indications de l'altimètre seront donc valable uniquement si les conditions météo du jour donnes 1013,25 Hpa au niveau de la mer.

VI.4.2.2 - Les calages

En fonction des besoins, il est parfois souhaitable de connaitre l'altitude par rapport à plusieurs références différentes, ce sont :

QNH

par rapport au niveau de la mer

QFE

par rapport à un points spécifique

QNE

par rapport à la référence normalisée 1013,25 hPa

Le calage QFE est utilisé en vol local au dessus d'un aéroport ( hauteur par rapport au sol )

Le calage QNH est utilisé en vol régional en dessous du niveau de transition

Le calage QNE est utilisé en niveau de vol ( flight level ) au dessus du niveau de transition

La hauteur s'exprime par rapport à un point donc en ft QFE (ATTENTION par extension il est parfois utilisé le terme altitude QFE )

L'altitude s'exprime par rapport à la mer donc en ft QNH, les altitudes indiquées sur les cartes sont au QNH

Les niveaux de vol s'expriment par rapport au QNE

VI.4.2.3 -Variation des pressions

La pression atmosphérique varie, à une altitude donnée, en fonction des conditions du jour, les surfaces isobares se décalent. ( un calage QFE à 0 à 15h peut ne plus être valable à 18 h )

Les surfaces isobare ne sont ni planes ni parallèles, un avion suivant une surface isobare ( volant à altitude indiquée constante ) aura une trajectoire présentant des variations par rapport au sol .

VI.4.2.4 - En pratique

Le calage de l'altimètre est effectué au moyen d'une molette situé sur l'appareil qui fait tourner la couronne graduée en Hpa, En fonction du calage, on lira des valeurs différentes :

Altitude et pression

La pression de l'air décroit avec l'altitude et la vitesse de décroissance augmente avec l'altitude

L'altimètre mesure cette pression

Problème

Conséquence

P varie avec le temps

Le zéro altimètre n'est pas fixe

La variation de P dépend de T

Conversion P altitude dépend de T

Solution

Standard de référence

Pression de référence à zéro

1013 Mb ou hecto pascal

Température de référence à zéro

15 ° Celsius

VI.4.2.5 - Utilisation des calages en fonction des vols

Phase de vol

Altimètre

Remarque

Circuit de piste

QFE Hauteur

Hauteur pas de référence carte

Croisière sous S

QNH Altitude

Réf. régionale cartes et obstacles

Croisière sur S

QNE 1013.25

Niveau de vol pas de ref carte

Problème lié au niveaux de vol

Recommandations :

- Indication altimètre approximative

- Si QNH < 1013 les FL sont plus bas ( attention au relief )

- Si QNH > 1013 les FL sont plus haut

- Si T° < T° Standard à l'altitude alors le vol est plus bas qu'indiqué

- Si T° > T° Standard à l'altitude alors le vol est plus haut qu'indiqué

- Isotherme 0° de givrage en millier de m = T ° / 6,5 ( perte théorique de 2° par 100 ft ou de 6° par 1000 m)

Niveaux de vol à prendre en VFR ( le plus 5 )

La règle est : Le niveau de vol VFR sur un cap compris entre 0 et 179 ° est impair 5

Cap

IFR

VFR

Exemple IFR

Exemple VFR

de 0° à 179

Impair

Impair 5

30, 50, 70, 90,110

35, 55, 75, 95, 115

de 180° à 359

Pair

Pair 5

40, 60, 80, 100, 120

45, 65, 85, 105, 125

 

VI.4.3 - Variomètre

Généralement gradué en ft/mn, il permet de mesurer la vitesse verticale de l'avion

.

La capsule du variomètre est reliée à un réservoir et est mise à l'air libre à l'aide d'un capilaire calibré, ce qui entraîne un retard à l'indication ( retard à l'établissement de l'équilibre de pression ). Cet instrument indique alors la différence de pression entre un instant t et l'instant précédent

Cet instrument n'indiquant que des variations de pression, si l'avion est en palier, l'indicateur est à zéro

ATTENTION, cet instrument possédant un retard à l'indication ne doit pas être considéré comme un instrument de pilotage mais seulement comme un instrument de tendance ( le maintien d'altitude en vol en palier doit être vérifiée à l'altimètre et non au variomètre)

 

VI.4.4 - Horizon artificiel

Il s'agit l'un des instruments les plus importants car il permet de mesurer simultanément une assiette et une inclinaison, il n'indique pas le taux de virage.

Il est constitué d'un gyroscope tournant à une vitesse élevée, dont la principale caractéristique est la fixité dans l'espace. Il reste fixe alors que son boitier, fixé à l'avion, se déplace.

Son alimentation peut être électrique ou par dépression ( pompe à vide )

La maquette qui représente l'avion se déplace devant un tambour sur lequel figure une représentation de l'horizon naturel, de la terre (sombre) et du ciel (clair) Ce tambour gradué en degré donne l'assiette

La couronne porte de part et d'autre du repère origine trois repères principaux à 30°, 60° et parfois 90° permettant de mesurer l'inclinaison. L'horizon doit être calé au sol

La partie ciel / terre reste immobile dans l'espace.

VI.4.5 - Indicateur de virage

Il est composé de deux éléments indépendants, une bille et une aiguille, d'ou son nom de bille aiguille.

La bille renseigne sur la symétrie du vol et l'aiguille sur le sens du virage

 

VI.5 - Les instruments de radio et navigation

VI.5.1 - Compas

Cet instrument permet de mesurer l'orientation magnétique de la trajectoire. Il s'agit d'une boussole élaborée dont l'élément indicateur est une rose des caps associée à un barreau aimanté.

La rose des cap est divisé en 360 °, l'information de cap est donnée par le déplacement de la ligne de foi, liée à l'avion, devant la rose graduée. Cet instrument donne des indications erronées en virage, en air agité et lors des variations de vitesses.

 

VI.5.2 - Conservateur de cap ou directionnel

Il représente l'avantage de conserver une référence de cap choisie par le pilote, quelle que soit la phase de vol ( montée, descente, virage, etc.. )

Le directionnel est un gyroscope dont le rotor tourne à une vitesse élevée ( 10.000 t / mn ) .et qui conserve sa position dans l'espace. Si le pilote choisi de le caler vers le sud magnétique, l conservera alors la référence du sud magnétique..

L'indication fournie par le directionnel est cependant altérée par les frottements et par la précision de fabrication. Il faut donc que le pilote, de temps en temps, recale son directionnel sur le compas magnétique.

 

VI.5.3 - La radio

Elle permet un contact permanent avec les organismes ( chacun ayant sa fréquence ) au sol et est un facteur de sécurité ( prévention des abordages, etc .. ).

Les fréquences utilisées pour les communications air / sol sont dans la gamme VHF ( Very High Fréquency ) de 118 à 136 Mhz. par pas de 0.01 ou 0.001 Mhz ( soit 720 fréquences ou canaux )

La face avant du système radio possède un bouton de marche/arret, un bouton de réglage des fréquences associé à un cadran de visualisation de la fréquence en cours, ainsi qu'un squelch ( SQL ). Certains appareils possèdent un second système de sélection permettant la présélection de la fréquence suivante.

Pour ne pas encombrer la fréquence, il est nécessaire d'employer une phraséologie simple et précise, chaque message doit être concis en indiquant les informations nécessaires. Lorsque vous contactez un organisme de contrôle, celui ci doit remplir un formulaire dénommé strip dans lequel doivent figurer les renseignements tels que : immatriculation, provenance, destination, type d'appareil, etc...

Le fait de quitter la fréquence se nomme cloturer et vous devez impérativement en informer le contrôleur, afin d'éviter des recherches qui seront lancées sans nouvelle de vous.

Les alphabets sont de deux types, l'alphabet radio et l'alphabet morse utilisé par les balises

A

Alpha

N

November

B

Bravo

O

Oscar

C

Charlie

P

Papa

D

Delta

Q

Québec

E

Echo

R

Romeo

F

Fox ( trot)

S

Sierra

G

Golf

T

Tango

H

Hotel

U

Uniforme

I

India

V

Victor

J

Juliet

W

Wisky

K

Kilo

X

X ray

L

Lima

Y

Yankee

M

Mike

Z

Zoulou

Une exception à la règle radio est la dénomination des routes aériennes ou A se dit Ambre, B Blue, G Green, R Rouge et W White.

Les nombres d'un seul chiffre s'énoncent comme ils se prononce à l'exception de 1 qui se dit unité.

Les nombres à plusieurs chiffres s'énoncent comme une série de chiffres séparés.

Il existe également un code dénommé code Q et qui utilise les éléments suivants :

QFE

Pression atmosphérique au sol

QDM

Route magnétique vers une station

QNH

Pression atmosphérique ramenée au niveau de la mer

QFU

Orientation magnétique d'une piste

QNE

Calage sur niveau de vol

QDR

QDM 180°

QGO

Aérodrome fermé pour raisons météorologiques

QGP

Numéro d'ordre à l'atterrissage

 

VI.5.4 - Le VOR

Le VOR est un moyen de navigation parfaois implanté sur un aérodrome, parfois implanté en campagne.. Son indicatif comporte 3 lettres et sa portée est optique ( Réception à vue sans obstacle, plus l'avion est haut, meilleure est la réception ).

L'émission VOR s'effectue dans la plage de fréquence VHF de 108 à 117,95 Mhz , et pour chaque émetteur, sur les cartes au 1/500000ème OACI et de radionavigation au 1/1000000ème sont indiqués :

son emplacement

  son indicatif ( en clair, transmis en morse )

  sa fréquence

  une rose orientée NORD Magnétique permettant la lecture directe d'un QDR.

La réception VOR utilise trois éléments : l'antenne généralement en forme de V, le boitier de commande comparable à un boitier radio ( ne pas confondre, les fréquences ne sont pas les mêmes )

L'indicateur comporte :

Une couronne graduée afin de choisir une orientation magnétique grâce à une molette ( OBS )

Un rond central qui représente l'avion

Une aiguille mobile qui représente la route

Un voyant TO et un voyant FROM

L'aiguille verticale peut varier de la gauche vers la droite ( de - 10° à 10 ° par rapport à l'orientation magnétique choisie.)

L'INDICATION EST INDEPENDANTE DU CAP DE L'AVION.

Utilisation :

Phase une : Dès la mise sous tension et après avoir sélectionné une fréquence, vous devez entendre l'indicatif morse de cette fréquence ( exemple pour Dinard trait-point-point suivi de point-point et de trait-point ) Il est possible de réduire au maximum cette réception auditive.

Phase deux : En tournant la couronne sur 360°, l'aiguille se déplace et passe deux fois au niveau zéro, une fois avec l'indicateur TO et une fois avec l'indicateur FROM, car une fois sur le QDM et une fois sur le QDR ( QDM et QDR sont à 180° l'un de l'autre )

Le QDM indique la direction à prendre pour rejoindre la station et le QDR pour s'en éloigner selon une orientation magnétique précise

Sur le QDM 40 il faudrait prendre le cap compas 40 pour rejoindre la station et sur le QDR 220, il faudrait prendre le cap 220 pour avoir la station dans l'axe arrière

Le QDM et le QDR n'indique jamais le cap de l'avion mais la direction qu'il faudrait prendre pour rejoindre la balise.

VI.5.4.1 Utilisation du VOR en alignement

Vous êtes au sud / sud-ouest de la station et voulez suivre le QDM 40 jusqu'à la station. Après avoir affiché 040 en indication magnétique, vous virez jusqu'à avoir l'aiguille centrée et l'indicateur TO allumé ( QDM 40 ). Ensuite, au point 1 il faut venir sur la droite , au point 2 vous êtes sur l'axe, et au point 3 il faut venir sur la gauche.

Une fois l'indicateur TO éteind et l'indicateur FROM allumé, vous êtes sur le QDR 40 et utiliser le même principe pour vous éloigner de la station

A l'approche de la station, vous entrez dans le cone d'incertitude et l'appareil n'arrive plus à distinguer les routes, en général les deux voyant TO et FROM sont inactifs et parfois le voyant OFF est allumé

 

VI.5.4.2 Utilisation du VOR en butée de navigation

Le vor peut également être utilisé afin d'effectuer un point de navigation ou d'indiquer une butée de navigation ( point particulier de la navigation ).

Votre navigation vous fait parcourir le trajet de A vers B, au point A il vous est possible de contrôler votre position car vous devez être à la fois sur le QDM 60 de la station 2 et le QDR 120 de la station 1.

Au point B, le QDR 180 de la station 1 peut vous indiquer le moment auquel il faut contacter un contrôle, ou bien que vous avez manqué votre destination ( elle est derrière ).ou tout autre décision pré programmée de pilotage à prendre

 

VI.5.5 - Le radio Compas

Le radio compas est constitué d'un ensemble antenne, boitier et indicateur qui indique l'angle ( gisement ) que fait l'axe de l'avion avec la direction de la station.

Contrairement au VOR, deux avions sur le même QDM mais ayant des caps différents n'ont pas la même indication instrumentale.

Pour obtenir le QDM à partir du gisement, il faut additionner le CAP et le GISEMENT

QDM = CAP GISEMENT

Le radio compas est sensible aux perturbations atmosphériques de type orage ( attention )

 

VI.5.6 - Le gonio

Le gonio ou VDF ( VHF Direction Finding ) est une aide à la navigation qui nécessite un équipement spécifique au sol. Cet équipement permet à l'opérateur au sol de relever votre relèvement par rapport à lui, et en retour il peut vous transmettre le QDM pour le rejoindre L'avantage de cette méthode est que vous n'avez besoin que d'une VHF, mais l'inconvénient réside dans le fait que toutes les stations sol n'en sont pas équipées ( liste et fréquence dans les compléments aux cartes de radio-navigation )

 

VI.5.7 - Le transpondeur

C'est un système dit de radar secondaire qui, associé au radar au sol permet d'identifier clairement un avion. Le radar au sol envoi à l'avion une interrogation à laquelle le transpondeur répond en indiquant le numéro à 4 chiffres ( de 0 à 7 par chiffre ) que le pilote a affiché. Cette réponse est alors, au sol, décodée et permet d'avoir un affichage personnalisé ( motif, immatriculation ou numéro ) sur le scope radar du contrôleur.

Certains transpondeurs dit mode C indiquent de plus le niveau de vol de l'avion. Les transpondeurs simples sont dit mode A

Certains numéros sont réservés à des utilisations particulières :

7000

SANS INDICATION DE CONTROLE (Sécurité de vol)

7500

DETOURNEMENT

7600

PANNE RADIO

7700

DETRESSE

 

VI.5.8 - Le DME

Cet appareil mesure la distance oblique entre l'appareil et une station au sol en analysant le signal émis par l'avion et retransmis par la station.

Le DME ( Distance Measuring Equipement ) est en général associé à un VOR, mais toutes les stations VOR ne disposent pas du retransmetteur

L'indication fournie correspond à la distance oblique entre l'avion et la station, et indique alors votre altitude lorsque vous êtes à la verticale de la station.

 

VI.5.9 - ILS et GCAs

Ce sont des installations au sol permettant de visualiser sur un indicateur similaire au VOR ( deux aiguilles perpendiculaires) le plan de descente et l'axe de piste.

L'aiguille horizontale se nomme le Glide et indique la position par rapport au plan de descente ( en haut, l'avion est trop bas, il faut remonter) ( en bas vous êtes trop haut il faut descendre )

TOUJOURS SUIVRE L'AIGUILLE

L'aiguille verticale indique la position par rapport à l'axe de la piste( a droite l'avion est trop à gauche et à gauche l'avion est trop à droite ).

L'indicateur associé est en général celui du VOR qui n'a plus d'utilité en approche de piste.

Parfois ce système est associé à des marqueurs permettant d'indiquer en plus la distance à la piste. Ces marqueurs sont des faisceaux d'onde très fin qui, captés par l'avion lorsqu'il passe à leur verticale allument des voyants de distance ( il y en a trois ), ce sont les outermarkers