Les Instruments de Base

Au début de l'automatisation des avions, les cockpits étaient tout simplement remplis à ras bord d'instruments et de cadrans en tous genres. Avec les puissances de calcul des ordinateurs récents et leurs petites tailles, les cockpits ont réellement changé. Quand il y avait plusieurs dizaine de cadrans dans les avions des années 70 il ne reste plus aujourd'hui que deux écrans LCD (réunissant tous les instruments donnant des informations sur l'état de l'avion) pour chaque pilote, plus un autre au centre du cockpit renseignant les informations des moteurs.

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Instruments de base sous forme "ancienne" ou "classique"

(photo prise sur un Robin DR-400)

1 Anémomètre

2 Horizon

artificiel

3 Altimètre

4 Bille maquette

5 Directionnel

6 Variomètre

1

2

3

5

6

Le 4 n'étant pas présent car un automatisme s'en occupe sans l'action du pilote : le Yaw Damper

Aujourd'hui, tous les instruments de base sont intégrés à deux écrans LCD sur les avions modernes (Boeing 737-800). L'instrument de gauche s'appelle le PFD ( pour Primary Flight Display), celui de droite, le ND (pour Navigation display)

Le gyroscope :

Le gyroscope n'est pas un instrument de bord à proprement parler mais un système utilisé par plusieurs instruments de bord (principalement l'horizon artificiel, le directionnel et l'indicateur de virage. Le gyroscope est une sorte de toupie qui tourne à très grande vitesse (entre 10 000 tr/min et 15 000 tr/min selon les gyroscopes) , la propriété principale d'un gyroscope est que son axe de rotation restera le même quelque soit la position de l'avion. Pour se l'imaginer nous pourrions dire que la boîte refermant le gyroscope et l'avion en lui-même tourne autour de cette toupie, dont l'axe de rotation reste fixe dans l'espace.

L’anémomètre : 1

L’anémomètre (aussi appelé le “badin” du nom de son inventeur), fut un gros progrès pour les pilotes qui utilisaient auparavant des instruments rudimentaires. Ces ensembles étaient fixés sur la partie reliant l’aile supérieure à l’aile inférieure.

Ces appareils présentaient de nombreux inconvénients comme le manque de précision ou les erreurs d’indications dans les virages (la lamelle étant attirés par l’attraction terrestre). De nos jours les anémomètres fonctionnent grâce à la pression dynamique qui donne donc la vitesse de l’avion par rapport au vent relatif. Cet appareil utilise la formule suivante pour passer de la pression dynamique à la vitesse:

Pd = ½ p V²

où Pd est la pression dynamique mesuré par une sonde pitot reliée à l'anémomètre

p étant la pression statique variant avec la température et l’altitude et V étant la vitesse. Ensuite grâce à un simple calcul la vitesse peut-être indiquée en noeuds (kT) ou en Km/H ou les deux.

Sondes pitot présentes sur tous les types d'avion

Horizon artificiel : 2

L'horizon artificiel est un instrument de bord qui fut inventé en 1908 par Elmer Sperry, un inventeur et ingénieur américain connu. Cet instrument montre les variations d'assiette et d'inclinaison. Il fonctionne grâce à un gyroscope (cf: gyroscope) qui est donc sensible aux variations de l'avion dans l'espace (l'axe du gyroscope reste fixe dans l'espace tandis que le boitier dans lequel le gyroscope est, suit les mouvements de l'avion). Cet instrument est constitué d'un tambour associé au gyroscope sur lequel est peint un horizon avec le ciel en bleu et la terre en marron. Ce tambour est situé dans un boitier attaché au tableau de bord avec une maquette d'un avion sur ce boitier, ce dernier évoluant autour du tambour.

L'altimètre : 3

Cet instrument indique l’altitude de l’avion en pieds (ft) mais attention elle n’indique que l’altitude par rapport au niveau de la mer, ce n’est pas un radar pointé sur le sol. L’altimètre fonctionne sur le même principe que l’anémomètre il utilise la pression calculé dans le tube pitot. Le pilote rentre dans l’altimètre une valeur de référence (celle de la pression à l’aéroport de départ ou d’arrivée selon l’avancement du vol) à l’aide d’une petite molette intégrée à l’altimètre.

Le variomètre : 6

Le variomètre indique la vitesse verticale de montée ou de descente en pieds (ft) par minute. Cet instrument servira à calculer combien de temps l'on prendra pour monter ou descendre à une certaine altitude. Cet instrument utilise lui aussi le tube pitot pour fonctionner.

Le compas magnétique : (pas présent sur la photo des instruments de base mais important)

Le compas magnétique est tout simplement une boussole. Comme vous pouvez l’imaginer un avion n’est pas le meilleur endroit ou mettre une boussole, lors des virages, de la décélération, de l’accélération ou de n’importe quel changement de l’état de l’avion (turbulences etc …). Le compas n’offre plus une information précise, nous pouvons aussi préciser que l'avion étant composé de beaucoup de métal ce n'est pas non plus le meilleur endroit où placer un compas magnétique. Pour être utilisé il doit donc être lu en ligne droite à vitesse constante.

L’indicateur de virage : 4

L’indicateur de virage peut se présenter sous deux formes différentes :

Une bille + maquette d’avion; (photo n°1)
Une bille + aiguille; (photo n°2)

Ces indicateurs de virage montrent le taux et le sens du virage ainsi que la vitesse de rotation autour de l’axe.

Lorsque la maquette ou l'aiguille est sur le trait blanc cela signifie que l'avion a un taux de virage de 1 c'est à dire qu'il effectue un virage de 360° en 120 secondes soit 3° par seconde.

Le directionnel : 5

Le directionnel (ou conservateur de cap) c’est l’instrument qui pallie les imprécisions du compas dans l’indication du cap, il reste précis en virage, en accélération ou en décélération. Cependant il faut "recaler" le directionnel sur le compas tous les ¼ d’heure. Le compas est donc une référence pour le directionnel ces deux instruments sont donc indispensables l’un comme l’autre. Il faut bien évidemment s'assurer d’être en ligne droite et à vitesse constante en prenant la référence.

Grâce au passage sur les écrans cathodiques puis LCD du directionnel les avionneurs ont pu intégrer un nouveau système , qui, avec l'augmentation du nombre d'avions dans les airs, s'est révélé indispensable. Le système TCAS (Traffic Collision Avoidance System) est un système d’alerte de trafic et d’évitement de collision. Ce système repose sur un principe interrogatif c’est-à-dire qu’un avion (appelons-le l’avion A) interroge tous les avions alentour (étant à moins de 35 Km) sur une fréquence de 1030 Mhz. Si un avion (appelons-le l’avion B) rentre dans cette “bulle” de 35 Km. Ce dernier répondra à l’avion A par un message sur une fréquence de 1090 Mhz.

Lorsque l’avion rentre dans la zone des 35 Km (zone verte), un symbole (losange blanc ou bleu non rempli) va être affiché sur l’écran TCAS dans le cockpit, aucune suggestion de déviation ne va être proposé au pilote.

Lorsque l’avion B est à moins de 6 Km (zone jaune), le losange (blanc ou bleu) sera plein, aucune suggestion d'évitement ne sera proposé au pilote.

Lorsque l’avion B est à 700 pieds de l’avion A (en distance verticale) et à moins de 3.8 Km (zone rose) le symbole est un cercle orange et un signal retentit dans le cockpit “Traffic ! Traffic ! ”, aucune suggestion d’évitement n’est proposé.

Lorsque l’avion B est à moins de 200 pieds de l’avion A (en distance verticale) et à moins de 3.8 Km (zone rose) le symbole est un carré rouge et un signal retentit dans le cockpit exigeant du pilote de suivre une indication. Cette indication sera opposée pour les deux avions, par exemple: pour l’avion A le TCAS annoncera “Climb now !” (monter) et pour l’avion B le TCAS annoncera “Descend now !” ou inversement. Ces actions opposées augmentent considérablement la distance entre les deux appareils. Le temps restant lorsque le pilote entend cet ordre étant très faible, il doit immédiatement effectuer la manœuvre d’évitement et ensuite en informer le contrôleur aérien. En cas de contradiction entre le contrôleur aérien et le TCAS le pilote doit TOUJOURS suivre les ordres du TCAS.