PILOTAGE
Instrument de pilotage
Les instruments de bord servent à présenter à l'équipage, en particulier au pilote, toutes les informations utiles au maintien en vol de l'aéronef, à la navigation, aux communications avec les infrastructures de la gestion du trafic aérien.
Les instruments de bord sont regroupés selon leur fonction, éventuellement à proximité des commandes correspondantes :
- pilotage : horizon artificiel, anémomètre, altimètre, variomètre, etc.
- navigation : compas, ILS, VOR, GPS, etc.
- gestion des groupes motopropulseurs : tachymètre, température et pression, etc.
- gestion des télécommunications : radio, système d'intercommunication de bord, etc.
- gestion des servitudes : consommation de carburant, tension et intensité électrique, etc.
- accomplissement de la mission : instruments spécialisés.
Selon le type d'aéronef et le nombre de membres d'équipage les instruments sont regroupés sur des tableaux et, pour le pilote, sur le tableau de bord situé devant lui. Les quatre instruments de base sont toujours disposés de la même façon (en configuration de T basique) : l'horizon artificiel au centre, l'anémomètre à gauche, l'altimètre à droite, le gyro directionnel ou plateau de route en dessous. Cette disposition permet d'optimiser le circuit visuel au cours du vol. La disposition des autres instruments est variable mais respecte certains standards.
Sur les aéronefs les plus récents les instruments sont remplacés par des écrans rassemblant toutes les informations du T de base sur une seule surface de visualisation, les instruments conventionnels ne sont conservés qu'à titre de secours pour pallier une éventuelle défaillance des systèmes électroniques. Les écrans sont le plus souvent multi-fonctions, c'est-à-dire qu'ils sont prévus pour afficher l'ensemble des informations nécessaires à une phase de vol au gré du pilote. Originellement les écrans reprenaient les vues classiques des instruments analogiques. Ils sont progressivement remplacés par des visuels regroupant les informations selon des standards ergonomiques.
Les photos ci-contre présentent une planche de bord classique (analogique) avec la configuration minimale en T et une planche de bord plus récente avec écrans intégrés.
Problématique générale
Les instruments de bord mesurent une donnée utile pour le pilote. Comme tout instrument de mesure ils sont constitués d'un détecteur, d'un système de transformation et d'un système d'affichage.
Le détecteur est un élément dont une caractéristique physique varie proportionnellement avec le phénomène à mesurer. Par exemple une roue à aubes placée dans un tuyau du circuit de carburant tournera d'autant plus vite que le flux est important.
Le système de transformation change la valeur physique mesurée en une autre grandeur physique qui permettra d'actionner le système d'affichage. En reprenant l'exemple précédent, la roue à aubes actionnera un mini-générateur électrique dont la tension sera proportionnelle à la vitesse de rotation.
Le système d'affichage transforme cette dernière valeur en un déplacement mécanique, la rotation d'une aiguille par exemple, qui sera lisible par le pilote.
Pour les instruments de base les plus simples les trois éléments ci-dessus peuvent être inclus dans un boîtier unique. Dans la majorité des cas le détecteur est situé en dehors du poste de pilotage et l'information est transmise à l'afficheur sous la forme d'une tension électrique. Sur les avions les plus modernes l'afficheur est virtuel ; les informations mesurées sont transmises à l'ordinateur de bord qui élabore un afficheur virtuel sur l'écran situé devant le pilote.
Choix des types d'instrument
La complexification de la liaison entre le détecteur et l'afficheur augmente le risque de panne. C'est pourquoi les appareils les plus modernes conservent toujours des instruments de base de formule classique en secours.
Les avions civils peuvent utiliser des instruments mesurant des signaux reçus de l'extérieur, c'est le cas de tous les systèmes de radionavigation. Les avions militaires peuvent utiliser ces mêmes systèmes mais sont aussi équipés de systèmes autonomes permettant de pallier les risques de compromission des informations reçues.
Erreurs spécifiques de mesure
L'information fournie par un instrument de bord est entachée d'erreurs. Certaines de ces erreurs sont spécifiques à l'environnement aéronautique : densité d'instrument sur le tableau de bord et proximité de générateur ou moteurs électriques entraînant un risque d'interférences, vitesse relative, pression et température de l'air externe, attitude de l'appareil, etc.
Instruments de pilotage
Altimètre
Les trois aiguilles donnent respectivement des dizaines de milliers, des milliers, des centaines de pieds
L'altitude affichée est donc de 14 500 pieds
Un altimètre est un instrument de mesure permettant de déterminer lahauteur d'un aéronef par rapport à un niveau de référence : le sol, le niveau de la mer (mesure d'altitude) ou une surface isobare.
À bord d'un aéronef, il est nécessaire de connaître trois hauteurs ou altitudes :
- la hauteur par rapport au sol : en particulier pour la navigation locale et éviter les obstacles artificiels dont les cartes publient l'altitude et la hauteur. En utilisant la pression de l'aérodrome en référence, l'aéronef décolle ou se pose avec l'altimètre indiquant 0.
- l'altitude par rapport au niveau de la mer : pour éviter les obstacles naturels dont les cartes publient l'altitude.
- le niveau de vol : pour éviter les abordages entre aéronefs en utilisant une référence arbitraire identique pour tous et fixée à 1 013 hPa.
Pour obtenir les indications ci-dessus, il faut que l'altimètre soit calé sur la pression correspondante. Ces pressions sont transmises par radio et les pilotes utilisent toujours les codes développés à l'époque du Morse afin d'éviter les ambiguïtés (voir langage aéronautique, Code Q).
- QNH : pression au niveau de la mer. Permet de mesurer l'altitude.
- QFE : pression au niveau du sol. Permet de mesurer une hauteur. Utilisé près d'un aérodrome, ce calage permet de décoller et d'atterrir avec une indication de 0.
- QNE, ou calage au FL (pour Flight Level, en français Niveau de Vol) : calage utilisé par tous les aéronefs en croisière. La référence étant identique pour tous, elle permet d'éviter les accidents.
Radioaltimètre (ou sonde altimétrique)
Il utilise un radar chirp placé sous le fuselage. Il est utilisé pour les procédures d'approche finale ou dans le cadre de la prévention contre le risque de percuter le relief. Il indique de façon très précise (à 50 cm près) la hauteur de l'avion par rapport au sol.
Anémomètre (badin)
Un anémomètre est un instrument de mesure permettant de déterminer la vitesse d'un aéronef par rapport à l'air ambiant.
La connaissance de la vitesse air est indispensable pour conserver l'aéronef dans son domaine de vol, donc entre la vitesse minimale permettant sa sustentation et la vitesse maximale où les forces aérodynamiques risquent d'endommager la structure. Ces deux vitesses varient en fonction de la configuration (train sorti, volets sortis, etc.) et de l'attitude (virage, descente, etc.). C'est pourquoi un anémomètre adapté à un aéronef particulier comporte des zones de couleurs différentes :
- l'arc vert indique les conditions normales de vol de l'avion,
- l'arc jaune les vitesses interdites en air turbulent,
- l'arc blanc plage de sortie des dispositifs hypersustentateurs, configuration full (volets),
- enfin, le trait rouge indique la vitesse limite (VNE :velocity never exceed), particulièrement pour la structure de l'appareil.
Les premiers instruments de mesure de la vitesse étaient constitués d'un levier vertical articulé autour d'un pivot et supportant une palette rectangulaire orientée perpendiculairement à l'écoulement du vent relatif et une aiguille. Il était maintenu en position zéro par un ressort calibré (principe du peson). La pression du vent faisait déplacer l'aiguille sur un cadran pour indiquer la vitesse air. Conçu en 1910, il était désigné indicateur Étévé du nom de son inventeur Albert Étévé.
Ce système était appelé « antenne à déflexion » sur le Stampe SV-4. En 1965, certains Tiger Moth en étaient encore équipés.
Aujourd'hui, le dispositif utilisé est un instrument appelé badin en France (en 1911, du nom de son inventeur,Raoul Badin) associé au tube de Pitot. C'est un manomètre étalonné en fonction du Théorème de Bernoulli qui détermine la « pression dynamique » qui est égale à la différence entre la pression totale et la pression statique. Cette pression dynamique, est fonction de la vitesse de l'avion par rapport à l'air et permet d'afficher une information de vitesse air sur le badin. Elle est généralement mesurée en nœuds, mais, sur quelques avions français et sur les avions russes, elle est donnée en kilomètres par heure. L'anémomètre donne la vitesse indiquée (Vi) ou « vitesse lue ». Cette vitesse correspond à la « vitesse propre » (Vp) ou « vitesse vraie » à la pression de 1 013,25 hPa (au niveau de la mer en atmosphère standard) et à la température de 15 °C. Avec la baisse de la densité de l'air, donc en montant, la vitesse propre est supérieure à la vitesse indiquée (une approximation peut être faite en ajoutant 1 % par tranche de 600 pieds au-dessus de la surface 1 013 hPa).
Pour les avions volant à des vitesses proches de celle du son et au-delà, d'autres lois sont applicables et, donc, d'autres instruments : le machmètre.
Machmètre
Le machmètre mesure le rapport entre la vitesse de l'avion et la vitesse du son. Cette information est utile en vol subsonique pour éviter de pénétrer dans le domaine de vol transsonique et en vol supersonique.
Variomètre
Un variomètre est un instrument utilisé pour connaître leur vitesse ascensionnelle. La majorité de ces appareils fonctionnent d'après ledifférentiel de pression induit par la vitesse verticale de l'appareil.
Horizon artificiel
L'horizon artificiel ou indicateur d'assiette mesure l'assiette de l'aéronef par rapport à l'horizon c'est-à-dire les angles de tangage et roulis. Il utilise un gyroscope qui, en principe, conserve le calage initial réglé avant le décollage. Il est particulièrement utile pour le pilotage sans référence visuelle extérieure.
Indicateur de virage et de dérapage (bille-aiguille)
L'indicateur de virage est un gyroscope à deux degrés de liberté qui permet de visualiser le taux de virage (et non l'inclinaison) de l'avion.
Il est associé à une bille qui se déplace dans un tube incurvé selon la verticale apparente et qui visualise le dérapage de l'avion. La bille fonctionne simplement par gravité. En effet, quand le dérapage est nul et le vol symétrique, la gravité relative (gravité équivalente créée par le poids et la force centrifuge) est selon l'axe de lacet de l'avion. Si la gravité relative forme un angle avec l'axe de lacet, c'est qu'il existe un dérapage. En vol à voile, l'indication donnée par la bille est souvent doublée par un fil de laine collé sur la verrière. Le fil de laine est collé par une de ses extrémités, et la dizaine de centimètres du fil (souvent de couleur rouge) se déplace avec le vent relatif. Le fil indique alors l'angle entre le vent relatif et l'axe du planeur, ce qui est la définition du dérapage ou de la glissade.
Instruments de navigation
Compas magnétique
Il utilise le champ magnétique terrestre comme référence.
Il est constitué d'une lunette de lecture sur un boitier étanche rempli d'un liquide dans lequel se déplace librement un équipage mobile formé par une rose des caps et des barreaux aimantés. C'est un instrument peu précis qui donne des indications fausses dès que l'avion n'est pas stable sur une trajectoire rectiligne, horizontale et à vitesse constante. Il est néanmoins utile pour régler ou recaler le conservateur de cap (voir les articles compas etboussole).
De plus, il est influencé par les champs magnétiques engendrés par les équipements électriques de l'avion. Aussi, il est accompagné d'une courbe de calibration, établie dans des conditions standard de mise sous tension des équipements proches.
Enfin, comme pour tout compas magnétique, il faut tenir compte de la déclinaison du pôle magnétique.
Gyro compas / gyro directionnel
Il s'agit d'un gyroscope à deux degrés de liberté qui permet de conserver une référence de cap de façon beaucoup plus précise qu'un compas magnétique. Il est asservi à une vanne de flux (en anglais : « flux valve ») qui permet de le recaler automatiquement en fonction du champ magnétique terrestre. Il est aussi appelé « plateau de route ».
Centrale à inertie
La centrale à inertie (en anglais Inertiel Reference Unit, IRU) est composée de trois gyroscopes, soit un par axe de liberté, et d'un trièdre d'accéléromètres ou d'ensemble d'accéléromètres sur chaque axe. Après une phase de stabilisation, tous les mouvements de l'avion autour de la position de référence sont connus. Elle remplace donc l'horizon artificiel et le gyro directionnel. Par intégration des signaux des accéléromètres, les vitesses de l'avion selon les trois axes sont calculées dans le référentiel terrestre. La position de l'avion est ainsi calculée toujours dans le référentiel terrestre, faisant ainsi abstraction des mouvements dus aux courants aériens. La dérive de position est de l'ordre du mile marin à l'heure. Ce système est donc insuffisant pour déterminer l'altitude avec une précision suffisante. La nouvelle génération (Air Data Inertial Reference Unit, ou ADIRU) utilise plusieurs méthodes dont le couplage barométrique ou encore le couplage avec un GPS pour accroitre la précision.
Elles sont commandés, soit par le CDU (Controle display Unit) sur lequel on peut rentrer les coordonnées manuellement, et gérer leurs alimentations. Soit par l'ordinateur central de bord de l'avion (Système de gestion de vol, FMS pour Flight Management System ou FMGC). Les avions de ligne devant franchir les océans en empruntant les espaces MNPS sont équipés de trois centrales de ce type.
On trouve deux types de centrales, celles qui sont équipées de gyroscopes mécaniques ou les plus modernes qui sont équipées de gyrolasers. Celles équipées de gyroscopes mécaniques deviennent obsolète et 75 % des avions de lignes utilisent intégralement des centrales équipées de Gyrolasers.
Gyrolaser
Un gyrolaser est composé d'un circuit de lumière parcourant un triangle équilatéral. La source de lumière (rayonlaser) est appliquée au milieu de la base du triangle, ou elle est séparée en deux faisceaux vers les deux angles inférieurs du triangle où sont placés deux miroirs qui redirigent les deux faisceaux de lumière vers le troisième sommet. La vitesse de propagation de la lumière étant constante, si le triangle est animé d'un mouvement de rotation dans son plan, la distance parcourue dans les deux branches devient différente (Effet Sagnac). Grâce aux propriétés du rayonnement laser, on observe alors une interférence au sommet du triangle. Un détecteur photoélectrique peut compter et déterminer le sens de défilement des raies de cette interférence, dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse de rotation du triangle sur lui-même.
En montant trois dispositifs de ce type selon un trièdre, et en traitant les signaux, il devient possible de déterminer tous les mouvements d'un avion selon ses trois axes comme avec un gyroscope mécanique. En ajoutant les accéléromètres et le traitement de leurs signaux, une centrale à inertie a été reconstituée.
Instruments de radio-navigation
Ils utilisent des stations au sol ou des satellites pour fournir des indications sur la position de l'avion dans l'espace (voir GPS).
Automatic Direction Finder (ADF)
Une antenne sur l'avion capte un signal radio (dans la bande de fréquence de 190 kHz à 1 750 kHz) émis par un émetteur au sol appelé NDB (Non Directional Beacon). L'information délivrée au pilote est présentée par une aiguille qui indique la direction de cette station (l'angle se nomme GISEMENT).
VHF Omnidirectional Range (VOR)
Une antenne sur l'avion reçoit un signal radio (dans la bande de fréquence de 108 à 117,95 MHz) émis par un émetteur au sol appelé VOR. L'information délivrée au pilote est présentée par une aiguille qui indique le cap à suivre pour se diriger vers (ou s'éloigner de, selon la sélection) cette station.
Radio Magnetic Indicator (RMI)
Il combine sur un même instrument les fonctions ADF et VOR et donne le cap à suivre pour se diriger vers (ou s'éloigner de, selon la sélection) ces stations.
Distance Measuring Equipment (DME)
Un équipement sur l'avion échange un signal radio (dans la bande de fréquence de 960 à 1 215 MHz) avec une station au sol. L'information délivrée au pilote est la distance oblique à cette station, sa vitesse de rapprochement (ou d'éloignement) ainsi que le temps nécessaire pour la rejoindre.
Instrument Landing System (ILS)
Une antenne sur l'avion reçoit deux signaux radio lors des approches. L'information délivrée au pilote est l'écart de sa trajectoire par rapport à l'axe de la piste et la pente qu'il doit tenir pour aboutir au seuil. L'ILS est utilisé pour les atterrissages tous temps en vol aux instruments (IFR). L'indication « droite-gauche » est transmise par une émission VHF (de 108,10 à 111,95 MHz), tandis que l'indication « haut-bas » est transmise par une émission UHF (de 334,7 à 330,95 MHz).
Global Positioning System (GPS)
Appareil disposant d'une antenne qui capte un signal radio UHF émis par une constellation de satellites. L'information délivrée au pilote est sa position sur le globe terrestre (latitude, longitude et, avec une mauvaise précision, altitude), sa route vraie ainsi que sa vitesse par rapport au sol.
Il n'est pas considéré comme un instrument primaire, du fait de sa dépendance au réseau de satellites américains. On l'utilise comme aide en navigation VFR.
Les différents types d'instruments
Instruments aérodynamiques (ou anémobarométriques)
Ils utilisent les propriétés liées à la pression de l'air environnant. Une sonde (appelée tube de Pitot) disposée sur l'avant du fuselage ou de la voilure permet de capter la pression totale à un endroit où la pression créée par l'écoulement de l'air autour de l'avion (vent relatif) et la pression atmosphérique régnante s'additionnent. Des prises d'air disposées sur le côté du fuselage de l'aéronef permettent de mesurer la pression atmosphérique pure (pression statique) à un endroit où le déplacement de l'air n'a aucun effet. La vitesse de l'avion par rapport au vent peut alors être déduite de la différence entre pression totale et pression statique. Cette différence représente la pression dynamique, proportionnelle à la vitesse de l'avion par rapport à l'air. Le système installé sur les aéronefs est désigné par le terme anémobarométrique (voir plus bas anémomètre).
Instruments électromagnétiques
Systèmes de visualisation électronique (EFIS - Electronic Flight Instruments System)
Ils permettent de visualiser sur des écrans (PFD - Primary Flight display, ND - Navigation Display) l'ensemble des paramètres nécessaires au pilote. De la même façon, des écrans (ECAM - Electronic Centralised Aircraft Monitoring sur Airbus) permettent d'afficher les paramètres moteurs. Sur Dornier Do 328, l'EICAS (Engine Indicating and Crew Alerting System) est un écran central divisé en deux parties, la première qui symbolise les paramètres moteurs et la seconde, le CAS FIELD, dans laquelle sont centralisées toutes les informations et alarmes de l'avion, avec un code couleur selon l'importance du message :
- cyan et vert : informations et fonctionnement normal ;
- blanc : système armé et en attente de fonctionnement ou système en fonctionnement (suivant la philosophie du constructeur) ;
- bleu : indication de transit (ex. : ouverture ou fermeture d'une vanne) ;
- magenta : valeurs présélectionnées ;
- ambre : message de dysfonctionnement mineur ou illogique ;
- rouge : alarmes ou pannes majeures à traiter d'urgence par l'équipage.
Voir aussi : HUD / Affichage tête haute.
Système de gestion de vol
Il permet grâce notamment à une centrale inertielle couplée à un calculateur d'assister le pilote pendant le vol. Il lui fournit des renseignements sur le pilotage, la navigation, les estimées, la consommation, etc.
Le pilote dispose d'une interface lui permettant avant le départ d'entrer son plan de vol. Il s'agit d'une sorte de « contrat » passé au préalable avec les autorités du contrôle aérien qui décrit la façon dont le vol va se dérouler. Par exemple, départ de Toulouse Blagnac, piste 14L, départ standard LACOU5A, puis passage par Agen, Limoges, et enfin atterrissage à Orly, approche ILS piste 26 après l'arrivée standard AGOP1S. Le plan de vol est constitué d'une suite de points dont la structure est définie par des normes précises telles que l'ARINC 424. À partir de ce plan de vol, le FMS calcule la trajectoire qui sera affichée sur les écrans de visualisation et une estimation de l'ensemble des données susceptibles d'être utile au pilote pendant le vol: heures de passage aux différents points du plan de vol, estimation de la quantité de fioul à bord, etc. Le FMS est en général couplé au pilote automatique pour l'assister dans le guidage de l'avion.
Système de pilotage automatique
AP en français (et non pas PA afin de ne pas confondre avec « Public Adress », systeme de communication par micro permettant a l'équipage de s'adresser aux passagers) ou AFCS - Automatic Flight Control System.
Il permet, grâce à un ensemble de servocommandes, d'asservir l'avion dans une configuration de vol (mode de base) ou sur une trajectoire donnée (mode supérieur). Ces deux systèmes partagent le ou les mêmes calculateurs. Ils fonctionnent selon trois phases : armé (le calculateur acquiert les données), capture (le calculateur indique les corrections à effectuer) et maintien (le calculateur tient les paramètres).
Directeur de vol (DV)
Flight Director (FD) en anglais.
Il fournit au pilote de l'avion une aide, en lui indiquant le sens et l'amplitude des manœuvres à effectuer pour amener l'avion dans une configuration de vol ou sur une trajectoire sélectionnée. Il se présente sous la forme de « moustaches » sur l'horizon artificiel qu'il s'agit de faire correspondre avec la maquette de l'avion qui y figure, ou sur la forme d'une croix sur laquelle aligner le repère central représentant l'avion.
Instruments de surveillance des paramètres moteurs et autres systèmes
Ils indiquent les pressions d'huile, de carburant ou d'admission.
Tachymètre
Il indique la vitesse de rotation du moteur (en tr/min) ou d'un réacteur (en % d'un régime nominal).
Systèmes d'alarmes
Il émet un signal sonore ou une vibration du manche le pilote lorsque l'avion s'approche de l'angle d'incidencemaximum avant décrochage. Ce système s'appelle Stall Warning System
Avertisseur de proximité du sol
L'avertisseur de proximité du sol (GPWS - Ground Proximity Warning System) permet de prévenir (par un message vocal « terrain » ou « pull up ») le pilote lorsque l'avion s'approche du sol. Une version améliorée possède en plus une cartographie plus ou moins fine du terrain qui est présentée aux pilotes sur les écrans EFIS en cas d'alarme. Sur A380, le programme présente une vue en coupe latérale du plan de vol. Ce système de dernière génération est appelé Enhanced-GPWS ou E-GPWS.
Dispositif d'évitement de collisions
Le dispositif d'évitement de collisions (TCAS - Traffic and Collision Avoidance System) permet de prévenir (sur un écran et par un message vocal « trafic ») le pilote lorsque l'avion s'approche d'un autre avion. Il peut également proposer (en se synchronisant avec le TCAS de l'autre appareil : coordination des manœuvres) une manœuvre d'évitement dans le plan vertical (climb: monter, descend: descendre). Le BEA préconise de suivre les instructions du TCAS en priorité sur les instructions données par le Contrôle aérien (à la suite de la collision en plein ciel de deux avions au-dessus du sud de l'Allemagne - voir Accident aérien d'Uberlingen).
Système radiotéléphonique
Le système radiotéléphonique permet de transmettre des clairances et des informations importantes pour la sécurité de la circulation aérienne et l'efficacité de la gestion du trafic aérien.
On distingue deux types de services mobiles aéronautiques régis par des procédures différentes :
- le service mobile aéronautique (R) (« en route dans des couloirs aériens ») réservé aux communications relatives à la sécurité et à la régularité des vols, principalement le long des routes nationales ou internationales de l'aviation civile;
- le service mobile aéronautique (OR) (« hors des routes ») destiné à assurer les communications, y compris celles relatives à la coordination des vols, principalement hors des couloirs aériens.
Station radiotéléphonique VHF
Les stations radiotéléphoniques radioélectriques de labande aéronautique de 117,975 MHz à 137 MHz, avec 2280 canaux espacés de 8,333 kHz sont utilisée pour les communications à courte et moyenne distance entre les pilotes et le personnel des stations au sol et entre les aéronefs.
Une deuxième bande aéronautique 235 MHz à 360 MHz nommée « bande UHF » afin d'être différenciée de la « bande VHF » proprement dite. Cette bande est utilisée en aéronautique militaire et pour le contrôle d'espaceaérien supérieur (UTA, Upper Traffic Area) au-dessus du niveau 195 (5 800 m).
Station radiotéléphonique
Les stations radiotéléphoniques avec une centaine de canaux espacés de 3 kHz en BLU J3E dans la bande comprise entre 2 850 kHz et3 155 kHz sont utilisées (sans une parfaite couverture des stations VHF aéronautiques régionales au sol) pour les communications régional jusqu'à 600 km entre le personnel des stations au sol et les pilotes desaéronefs au-dessus des parties désertiques, des mers et des océans.
Ainsi, les liaisons régionales font l'objet d'un contrôle aérien assuré par voix via des centres régionaux.
- L'antenne radioélectrique en moyenne fréquence
- Pour les avions à réactions, l'antenne radioélectrique est carénée dans la dérive.
- Pour les hélicoptères une antenne long-fil est tendue de la cabine à la queue.
- Pour les avions à hélice, l'antenne radioélectrique long-fil est tendue de la coque de l'avion à la dérive.
- Sur des types d'avions à hélice, en vol une antenne pendante longue de plusieurs dizaines de mètres est déroulée pour établir les communications radios dans la bande 2 850 à 3 155 kHz et sur labande marine comprise entre 2 000 kHz et 4 000 kHz. Proche du sol cette antenne est rembobinée sur un touret. À l'extrémité de l'antenne pendante un plomb de lestage porte l'indicatifs radio de l'aéronef.
Cette antenne radioélectrique de moyenne fréquence est alimentée par une boîte de couplage automatique.
Station radiotéléphonique HF
Le matériel radioélectrique est utilisée pour des contacts à longue distance (souvent intercontinental) entre les pilotes des aéronefs et le personnel des stations au sol en utilisant les bandes en hautes fréquences entre3 400 kHz et 23,35 MHz en plusieurs sous bandes avec des canaux de 3 kHz en J3E (USB).
Ainsi, les liaisons internationales font l'objet d'un contrôle aérien assuré par voix via des centres internationaux. Des stations VOLMET fournissant des prévisions météorologiques pour la plupart des grands aéroports des différents continents. Un système d'appel SELCAL, émettant un signal lumineux et sonore, permet au piloted'être informé de l'appel de la station sol, et ainsi de l'avertir d'établir le contact radiotéléphonique.
Pilotage d'un avion
Le pilotage d’un avion (plus généralement d’un aérodine à voilure fixe) consiste à
- maintenir l'avion sur sa trajectoire, ou bien
- commander et contrôler une variation de trajectoire, dans le plan vertical ou dans le plan horizontal.
L'avion est soumis à des forces dues aux mouvements de l'atmosphère qui l'entoure.
- faible perturbation : le pilote laisse l'avion (normalement stable) « moyenner » sa trajectoire.
- forte perturbation : l'équilibre initial est modifié, le pilote agit sur les gouvernes pour que l'avion revienne à sa position initiale. Exemple : rafale ascendante, l'avion monte, le pilote corrige et rend la main pour maintenir l'altitude.
Action sur les gouvernes en vol
- l'axe x : axe longitudinal ou axe de roulis (couleur rouge).
- l'axe y : axe transversal ou axe de tangage (couleur bleue).
- l'axe z : axe de lacet (couleur verte).
Le pilote agit sur les gouvernes pour modifier la trajectoire de l'avion dans le plan vertical (montée ou descente) ou dans le plan horizontal (en virage). Pour être équilibré, le virage peut nécessiter une action sur les trois axes.
- Pour obtenir un mouvement de tangage le pilote actionne le manche qui commande la gouverne de profondeur.
- Elle est située le plus loin possible de l'aile, sur l'empennage horizontal ou bien sur un plan canard.
- Pour obtenir un mouvement de roulis le pilote actionne latéralement le manche qui commande les ailerons.
- Ces gouvernes sont généralement situées le plus loin possible de l'axe de roulis, donc vers l'extrémité des ailes.
- Pour obtenir un mouvement de lacet le pilote actionne le palonnier (pédales) qui commande la gouverne de direction avec ses pieds.
- Elle est située le plus loin possible de l'axe de lacet, sur l'empennage vertical. En vol, le palonnier est une commande secondaire dite « de symétrie » qui sert à équilibrer le débit d'air sur les deux ailes de l'avion, et donc à équilibrer la portance.
La plupart des avions présentent un couplage en lacet-roulis : on peut commander un mouvement de roulis avec la gouverne de lacet (roulis induit). D'autre part une rotation en roulis entraîne généralement une rotation en lacet en sens inverse du virage demandé (lacet inverse).
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Action sur les gouvernes et sur les freins au sol
Pour diriger l'appareil au sol :
- On utilise le palonnier (pédales) quand il commande la rotation de la roue avant de l'avion (avion à train tricycle) ou de la roulette arrière de l'avion (avion à train classique). Le palonnier commandant la gouverne de direction, l'air propulsé par l'hélice vient alors appuyer sur un côté de la queue de l'appareil, l'aidant à tourner.
- On utilise les freins (freinage différentiel) de façon asymétrique quand la roue avant n'est pas commandée par le palonnier (avions canards notamment).
- On peut combiner les deux techniques (quand c'est possible), ce qui permet de diminuer le rayon de virage.
Par vent latéral, il est d'usage d'abaisser l'aileron du côté d'où vient le vent (on met du manche dans le vent) afin de faciliter le roulage.
Pour accélérer ou ralentir, on change le régime moteur. Il est souvent nécessaire d'accélérer lors des virages.
Pour freiner, le pilote appuie sur le palonnier ou actionne une commande séparée.
Instruments
Dans les différentes phases du pilotage (décollage, vol en palier, atterrissage), le pilote cherchera à maintenir un certain nombre de paramètres à une valeur précise. Pour cela, il aura recours aux instruments:
- L'anémomètre (badin)
- Celui-ci indique la vitesse de l'avion dans la masse d'air qui l'entoure (à ne pas confondre avec la vitesse sol). C'est l'instrument fondamental utilisé par le pilote. Le décrochage est lié au dépassement de l'incidence maximale de l'avion, cependant comme il n'y a pas d'incidencemètre dans la plupart des avions légers, on se réfère à la vitesse de décrochage donnée par l'instrument (variable suivant la configuration de l'avion: sans volet ou avec). Cette vitesse de décrochage est valide dans le cas d'un vol rectiligne. L'anémomètre détermine la vitesse en fonction de la différence de pression entre la prise d'air dynamique de l'avion (tube de pitot) et les prises d'air statiques.
- L'altimètre
- C'est un manomètre qui indique l'altitude de l'appareil en se basant sur les prises d'air statiques de l'appareil. Cette altitude indiquée est fonction d'une référence que le pilote détermine par le calage d'une pression de référence (pression au niveau de la mer , QNH, ou pression au niveau du sol de l'aéroport, QFE). Comme la température et la pression atmosphérique locales évoluent, cet instrument doit être recalibré avant chaque vol.
- Le variomètre
- Indique la vitesse de montée ou de descente de l'appareil (en pieds par minute). L'instrument utilise également les prises d'air statiques pour calculer le taux de changement d'altitude.
- La bille et l'indicateur de virage
- La bille est l'indicateur de symétrie du vol. Pour être en vol symétrique, on donnera du palonnier selon la règle « le pied chasse la bille ». L'indicateur de virage permet de connaître le taux de virage de l'avion, c'est-à-dire la variation de cap par unité de temps (Le taux 1 correspond à un demi-tour en une minute)
- Le compas
- C'est une boussole. Celle-ci est fiable en mouvement rectiligne uniforme. Pour éviter les perturbations magnétiques dans le cockpit, celui-ci est placé loin des autres instruments.
- Le directionnel, ou conservateur de cap gyroscopique
- Outil gyroscopique remplissant le rôle du compas dans les phases d'accélération (virages, modifications de trajectoires en général). Du fait de la précession des gyroscopes, le directionnel doit être recalibré sur la boussole tous les quarts d'heure.
- L'horizon artificiel.
- Instrument indispensable en vol sans visibilité, dit vol aux instruments (IFR), il permet de connaître l'assiette et l'inclinaison de l'avion. Traditionnellement de type gyroscopique, il existe maintenant des gyroscopes électroniques sans pièces en mouvement.
En vol à vue (VFR), le pilote doit constamment effectuer un circuit visuel entre les informations extérieures et les informations données par les instruments. En fonction des différentes étapes du vol (décollage, montée, palier, descente, atterrissage), on ne contrôle pas les mêmes paramètres.
La modification de la trajectoire, en particulier dans le plan horizontal, permet de suivre une route par rapport au sol. L'opération consistant à connaître sa position et à diriger l'avion s'appelle lanavigation. Ces deux fonctions sont distinctes et sont éventuellement assurées par deux membres d'équipage distincts : le pilote et le navigateur.