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Le circuit anémométrique de l'avion permet de fournir aux instruments anémométriques (variomètre, altimétre et anémométre) des informations de pressions extérieures. Ce circuit permet de mesurer deux types de pression, la pression totale et statique.
Lanémomètre est le seul des 3 instruments à utiliser à la fois la pression statique et totale. Ces deux informations lui permettent de déduire la pression dynamique qui est proportionnelle à la vitesse et à la densité de l'air.
Le variomètre et laltimètre utilisent uniquement la pression statique.
Pression totale et statique
La pression totale est mesurée par le tube Pitot, en général situé à lintrados de laile. Cette pression est proportionnelle à la vitesse et est nécessaire à lanémomètre.
La pression statique est mesurée par les prises statiques. Ces prises sont généralement situées de part et d'autre du fuselage, perpendicul'airement à lécoulement de l'air afin de ne pas subir linfluence de la vitesse de l'avion. Elle sont au nombre de deux de façon à éviter toute erreur de mesure en cas de vol dérapé (l'une delle surestime la pression, l'autre la sous-estime, la moyenne reste juste).
Comment différencier pression statique et totale?
Une sonde pitot est placé dans lécoulement de l'air (vent relatif). On constate que l'air contourne l'objet sauf en un point précis appeler point d'arrêt. Au moment de l'impact, les particules de l'air en fonction de la vitesse de l'avion cèdent à la sonde pitot l'énergie cinétique accumulée à cause de leur vitesse et exercent ainsi au point d'arrêt une pression qui sajoute à la pression atmosphérique ambiante. Si on place un capteur de pression au point d'arrêt et une prise statique, on pourra y mesurer la pression totale.
La pression au point d'arrêt + la pression ambiante = la pression totale. Donc pour calculer la vitesse de l'avion il faudra soustraire la pression totale à la pression ambiante.
Bon à savoir sur les vitesses
Erreurs de calcul de la pression au point d'arrêt (Sonde pitot)
Erreurs de calcul de la pression ambiante (Prise statique)
Lanémomètre
Lanémomètre, badin ou indicateur de vitesse est un manomètre différentiel qui effectue la soustraction entre la mesure de la pression totale et la mesure de la pression statique. Le résultat de cette soustraction est la pression exercer au point d'arrêt qui est fonction de la vitesse de l'avion.
Pour que lanémomètre affiche une vitesse, il suffit de faire correspondre à chaque pression obtenue au point d'arrêt une vitesse, grâce à un système de graduation sur le cadran. Cette opération est mécanique par lintermédiaire d'une capsule conçue pour se déformer sous l'effet de ces deux pressions.
Lintérieur de la capsule est raccordé au capteur de pression totale du Pitot, lextérieur est raccordé au capteur de pression statique. La pression totale tend à faire d'oeilater la capsule, la pression statique tend à lécraser. La déformation de la capsule est le résultat de ces deux pressions.
Elle est transmise à une aiguille qui se déplace devant le cadran de lanémomètre qui est gradué en vitesse. Lorsque l'avion accélère, la pression totale mesurée avec le tube de Pitot augmente. La capsule gonfle sous l'effet de l'augmentation de la pression totale, et l'aiguille se déplace devant le cadran en indiquant une vitesse plus élevée.
Note : La vitesse indiquée ne correspond presque jamais à la vitesse propre (Vp) de l'avion, à cause de l'erreur d'installation (passage IAS/CAS), lerreur de compressibilité (passage de IAS/MACH), l'erreur de position (accélération, angle dattaque) et l'erreur de densité (météo).
Lanémomètre est gradué en nuds (kt) ou en kilomètres/heure (km/h). Lorsque lon se déplace à 1KT, on parcourt 1 mille marin (ou mille nautique) (NM) par heure. La correspondance entre les kt et les km/h est la suivante: 1 kt = 1,852 km/h.
Lanémomètre fournit donc au pilote la vitesse indiquée de l'avion. Pour des raisons de résistance structurelle ou daérodynamique, les avions comportent des vitesses dutilisation maximales ou minimales (peuvent être différentes de la photo ci dessus). Ces vitesses, ou plages de vitesses, sont représentées par des arcs colorés pour une interprétation rapide par le pilote. La limite haute et basse de ces arcs représente des vitesses caractéristiques que le pilote doit impérativement connaître et respecter.
Arc blanc plage dutilisation normale en configuration atterrissage entre la VS0 et la VFE.
Arc vert plage dutilisation normale limitée par la VS1 et la VNO.
Arc jaune plage dutilisation à ne pas utiliser en atmosphère turbulente, limitée par la VNO et la VNE.
Note : une manuvre ou une rafale brusque subie par l'avion alors qu'il vole à une vitesse supérieure à VNO (Arc jaune), peut provoquer des déformations permanentes de la cellule. Au-delà de VNE le risque de rupture des éléments de la cellule devient important car les risques de battement des ailes (flutter) ne sont pas connus.
Lanémomètre est le seul des 3 instruments à utiliser à la fois la pression statique et totale. Ces deux informations lui permettent de déduire la pression dynamique qui est proportionnelle à la vitesse et à la densité de l'air.
Le variomètre et laltimètre utilisent uniquement la pression statique.
Pression totale et statique
La pression totale est mesurée par le tube Pitot, en général situé à lintrados de laile. Cette pression est proportionnelle à la vitesse et est nécessaire à lanémomètre.
La pression statique est mesurée par les prises statiques. Ces prises sont généralement situées de part et d'autre du fuselage, perpendicul'airement à lécoulement de l'air afin de ne pas subir linfluence de la vitesse de l'avion. Elle sont au nombre de deux de façon à éviter toute erreur de mesure en cas de vol dérapé (l'une delle surestime la pression, l'autre la sous-estime, la moyenne reste juste).
Comment différencier pression statique et totale?
Une sonde pitot est placé dans lécoulement de l'air (vent relatif). On constate que l'air contourne l'objet sauf en un point précis appeler point d'arrêt. Au moment de l'impact, les particules de l'air en fonction de la vitesse de l'avion cèdent à la sonde pitot l'énergie cinétique accumulée à cause de leur vitesse et exercent ainsi au point d'arrêt une pression qui sajoute à la pression atmosphérique ambiante. Si on place un capteur de pression au point d'arrêt et une prise statique, on pourra y mesurer la pression totale.
La pression au point d'arrêt + la pression ambiante = la pression totale. Donc pour calculer la vitesse de l'avion il faudra soustraire la pression totale à la pression ambiante.
Bon à savoir sur les vitesses
- IAS (Indicated Airspeed) ou VI (vitesse indiquée) c'est la vitesse lue sur linstrument.
- CAS (Calibrated Airspeed) ou Vc (vitesse corrigée) c'est la vitesse corrigée de l'erreur de la chaîne instrumentale. On utilise pour cela une table de correction spécifique à chaque avion. Cette erreur peut être importante à vitesse faible et avec des volets.
- EAS (Equivalent Airspeed) ou Ve (vitesse équivalente) c'est la vitesse corrigée des phénomènes de compressibilité de l'air. Cette correction est négligeable pour les avions ne dépassant pas 200 nuds/KT (370 Km/h).
- TAS (True AirSpeed) ou Vp (vitesse propre) c'est la vitesse vraie de l'avion dans la masse d'air, corrigée de la densité de l'air. Cette erreur est d'autant plus grande que l'avion vole haut et que la température présente un écart par rapport à la température standard.
- GS (Ground Speed) ou Vs (Vitesse sol) c'est la vitesse par rapport au sol, elle est corrigée de l'effet du vent. Lécart entre la vitesse vraie et la vitesse sol est d'autant plus grand que le vent est fort.
Erreurs de calcul de la pression au point d'arrêt (Sonde pitot)
- Cache ou blocage du tube (intérieur de la sonde) ==> Vitesse indiquée IAS = 0
- Blocage partiel ==> Retard anémométrique
- Blocage total du tube ==> Vitesse indiquée IAS surestimée en montée et sous-estimée en descente
Erreurs de calcul de la pression ambiante (Prise statique)
- Cache ou blocage de la prise statique ==> Pas de pression altimètrique, Variomètre = 0, Vitesse indiquée IAS sous-estimée en montée, surestimée en descente et toutes autres situations.
Lanémomètre
Lanémomètre, badin ou indicateur de vitesse est un manomètre différentiel qui effectue la soustraction entre la mesure de la pression totale et la mesure de la pression statique. Le résultat de cette soustraction est la pression exercer au point d'arrêt qui est fonction de la vitesse de l'avion.
Pour que lanémomètre affiche une vitesse, il suffit de faire correspondre à chaque pression obtenue au point d'arrêt une vitesse, grâce à un système de graduation sur le cadran. Cette opération est mécanique par lintermédiaire d'une capsule conçue pour se déformer sous l'effet de ces deux pressions.
Lintérieur de la capsule est raccordé au capteur de pression totale du Pitot, lextérieur est raccordé au capteur de pression statique. La pression totale tend à faire d'oeilater la capsule, la pression statique tend à lécraser. La déformation de la capsule est le résultat de ces deux pressions.
Elle est transmise à une aiguille qui se déplace devant le cadran de lanémomètre qui est gradué en vitesse. Lorsque l'avion accélère, la pression totale mesurée avec le tube de Pitot augmente. La capsule gonfle sous l'effet de l'augmentation de la pression totale, et l'aiguille se déplace devant le cadran en indiquant une vitesse plus élevée.
Note : La vitesse indiquée ne correspond presque jamais à la vitesse propre (Vp) de l'avion, à cause de l'erreur d'installation (passage IAS/CAS), lerreur de compressibilité (passage de IAS/MACH), l'erreur de position (accélération, angle dattaque) et l'erreur de densité (météo).
Lanémomètre est gradué en nuds (kt) ou en kilomètres/heure (km/h). Lorsque lon se déplace à 1KT, on parcourt 1 mille marin (ou mille nautique) (NM) par heure. La correspondance entre les kt et les km/h est la suivante: 1 kt = 1,852 km/h.
Lanémomètre fournit donc au pilote la vitesse indiquée de l'avion. Pour des raisons de résistance structurelle ou daérodynamique, les avions comportent des vitesses dutilisation maximales ou minimales (peuvent être différentes de la photo ci dessus). Ces vitesses, ou plages de vitesses, sont représentées par des arcs colorés pour une interprétation rapide par le pilote. La limite haute et basse de ces arcs représente des vitesses caractéristiques que le pilote doit impérativement connaître et respecter.
Arc blanc plage dutilisation normale en configuration atterrissage entre la VS0 et la VFE.
- VS0 ou Velocit'y Stall 0 (0 indique la configuration atterrissage à la masse maximale) c'est la vitesse de décrochage volets et train sortis.
- VFE ou Velocit'y Flaps Extended c'est la vitesse maximale dutilisation des volets.
- VFO ou Velocit'y Flaps Operating c'est la vitesse limite de manuvre des volets.
- VLE ou Velocit'y Landing gear Extended , c'est la vitesse maximale à laquelle on peut voler lorsque le train d'atterrissage est sorti.
- VLO ou Velocit'y Landing gear Operating c'est la vitesse limite de manuvre du train d'atterissage. C'est la vitesse maximale à laquelle on peut le sortir ou le rentrer.
Arc vert plage dutilisation normale limitée par la VS1 et la VNO.
- VS1 ou Velocit'y Stall 1 c'est la vitesse de décrochage en configuration lisse, 1 = dans toute autre configuration que la configuration atterrissage et masse maximale.
- VNO ou Velocit'y Normal Operating c'est la vitesse à ne pas dépasser en atmosphère agitée.
Arc jaune plage dutilisation à ne pas utiliser en atmosphère turbulente, limitée par la VNO et la VNE.
- VNO ou Velocit'y Normal Operating c'est la vitesse à ne pas dépasser en atmosphère agitée.
- VNE ou Velocit'y Never Exceed c'est la vitesse à ne jamais dépasser qui est indiquée par un trait rouge.
Note : une manuvre ou une rafale brusque subie par l'avion alors qu'il vole à une vitesse supérieure à VNO (Arc jaune), peut provoquer des déformations permanentes de la cellule. Au-delà de VNE le risque de rupture des éléments de la cellule devient important car les risques de battement des ailes (flutter) ne sont pas connus.