LES INSTRUMENTS GYROSCOPIQUES ET BAROMETRIQUES 1.LES INSTRUMENTS GYROSCOPIQUES 2.LES INSTRUMENTS BAROMETRIQUES

LES INSTRUMENTS GYROSCOPIQUES ET BAROMETRIQUES

1. LES INSTRUMENTS GYROSCOPIQUES

2. LES INSTRUMENTS BAROMETRIQUES

LES INSTRUMENTS GYROSCOPIQUESLES 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

Perturbations :Perturbations :►Effet de la rotation terrestre Effet de la rotation terrestre

►Effet du déplacement Effet du déplacement

sur la terre sur la terre

LES INSTRUMENTS LES INSTRUMENTS GYROSCOPIQUESGYROSCOPIQUES

Exemple de l’effet de la rotation terrestre :


►Perturbations :Perturbations :

Précession Précession

Application : le recalage de l’axe Gyro sur une référence

résulte des :- Frottements- Effets des balourds- Des mouvements.


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’héliced’un avion fortement motorisé

Sollicitation du pilote

Rotationobligée

Effet obtenuEffet 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

► Différents modes d’entraînementDifférents modes d’entraînement

Pneumatique : Vitesse de rotation : 6000 à Pneumatique : Vitesse de rotation : 6000 à 15000 t/min.15000 t/min.

Electrique: Toupie gyroscopique constituant le Electrique: Toupie gyroscopique constituant le rotor d’un moteur Vitesse de rotation : 20000 à rotor d’un moteur Vitesse de rotation : 20000 à 24000 t/min 24000 t/min

► En cas de En cas de panne d’alimentation totale :panne d’alimentation totale :le gyro conserve un moment d’inertie de : le gyro conserve un moment d’inertie de :

4 à 6 minutes, pour un moteur électrique4 à 6 minutes, pour un moteur électrique 2 à 3 minutes, pour une turbine à air.2 à 3 minutes, pour une turbine à air.



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)

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 longitudinaleAngle : inclinaison latérale

2 − Constitution :

Gyroscope 2° de liberté à axe verticalPendule matérialisant la verticale + Système

érecteurassurant le recalage du gyro sur le pendule.

3 – Erreurs

Erreur en virage :

Elle vient du fait que la pesanteur g se combineAvec l’accélération centrifuge du virage.

Angle de virage

Indication de la barre d’horizon

0 Assiette correcteInclinaison correcte

90 Assiette trop cabrée Inclinaison trop faible

180 Assiette trop cabrée Inclinaison correcte

270 Assiette trop cabrée Inclinaison trop grande

360 Assiette correcteInclinaison correcte


mΩR

mg Verticale apparente

Erreur max = 2 Ke/Ω

La vitesse de correction ne doit pas être tropforte

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.


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 LES INSTRUMENTS BAROMETRIQUESBAROMETRIQUES

les prises totales et statiques :

Prise statique :

De chaque côté du fuselage pour minimiser le dérapage.


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.


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.

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

12

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2 – Calages :

1020 hPa

1013,25 hpa

1000 hPa

500 ft à 1020 hpa

290 ft à 1013,25 hpa


3 Erreurs : Erreurs de principe : Air froid = DANGER


Erreur d’installation = captation de Ps :

Fonction de l’incidence et nombre de MachLongueur de la canalisation

Erreurs instrumentales

4 - Tolérances :

500ft avions légers20ft altimètres asservis

LES INSTRUMENTS LES INSTRUMENTS BAROMETRIQUESBAROMETRIQUESL’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

Vv2 – Constitution

Graduation: en 1948 on a décidé de fixer conventionnellementLes paramètres : - densité = 1

- pression = 1013,25 hPa- température = 15 °C

Pour la graduation des altimètres.


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

Formules


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

Plages des vitesse indiquées par arcs sur l’instrument:

KVe = (Vent max – 10)/2 avec un maximum de 10 kts

Majoration de vitesse en cas de fort vent et de rafales :


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

4 - Problèmes engendrés par obturation des prise totale ou statique:


Vv

Vp

Vz

ΔtΔt)Ps(tPs(t)

ΔtΔPs

Le variomètre

1 – But

2 – Principe de la mesure

Le principe du vario est basé sur la mesure du taux de variation de la pressionstatique / temps au moyen d’un manomètre différentiel soumis à:

Ps(t): pression statique instantanéePs( t – Δt): pression statique d’un instant antérieur


5. Tube capillaire permettant à l’air de pénétrer avec un certain retard et constituant l’élément retardateur.

3 – Réalisation


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 débitaugmente car la viscosité diminue. Retard du variomètre

5 – Influence de la pression statique Mise en virage sortie de virageDébut de ressource Vz < 0 Mise en piqué Vz > 0Palier accéléré Palier décéléré

SECURITE

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