Qu'est-ce que l'indicateur d'attitude : 19 faits intéressants à connaître

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Indicateur d'attitude

Il existe de nombreux instruments de vol aux fonctions variées. L'indicateur d'attitude est un vol instrument utilisé dans des conditions météorologiques de vol aux instruments.

L'indicateur d'attitude (IA), autrement appelé horizon gyroscopique ou horizon artificiel, dirige l'avion par rapport à l'horizon de la Terre. Le dispositif fonctionne sur le principe de la rigidité dans l'espace et indique la direction de l'avion avec clarté. Il est alimenté par un système à vide/gyroscopique et la minuscule barre d'avion et d'horizon simule la connexion de l'avion à l'horizon réel.

Diagramme d'indicateur d'attitude

indicateur d'assiette
Marques d'indicateur d'attitude (tangage et roulis); Source de l'image : Département américain des transports, FAA, Indicateur d'attitude, marqué comme domaine public, plus de détails sur Wikimedia Commons

Horizon artificiel

Comprenons ce qu'est l'horizon artificiel, pour connaître l'indicateur d'attitude en détail.

L'horizon artificiel est un instrument de vol gyroscopique qui indique l'attitude de l'avion par rapport à l'horizon réel.

Le petit avion et l'horizon artificiel symbolise la trajectoire de vol vers le pilote quant à ce qu'il vole en palier ou en virage ou en virage de manière ascendante. Le gyroscope dressé verticalement pendant le roulis et le tangage de l'avion explique le bon fonctionnement de l'indicateur d'attitude. Les roulements de ces appareils ont très peu de frottements ; pourtant, même cette petite quantité exerce une contrainte sur le gyroscope, provoquant précession et inclinaison.

L'inclinaison de la position verticale dans une quelconque mesure est minimisée grâce à un mécanisme d'érection présent à l'intérieur du boîtier de l'instrument et qui exerce une force sur le gyroscope. Cette force amène le rouet à revenir à sa position verticale.

Orientation de l'avion IA
Marquages ​​d'orientation de vol d'IA ; Source de l'image : Département américain des transports, FAA, Orientation de l'avion IA, marqué comme domaine public, plus de détails sur Wikimedia Commons

Types d'indicateur d'attitude

L'indicateur d'attitude est l'un des six instruments de vol fondamentaux présents dans chaque poste de pilotage. La visualisation sur l'écran affiche la position relative de l'avion par rapport à l'horizon de la Terre en un coup d'œil. L'industrie aéronautique a connu une évolution significative vers les versions électriques et numériques des indicateurs d'attitude, bien que les gyroscopes mécaniques conventionnels puissent encore être trouvés dans de nombreux avions.

Les pilotes disposent désormais d'une variété d'options pour une nouvelle indication d'attitude dans le tableau de bord grâce aux progrès de la technologie des instruments numériques :

  • Indicateur d'attitude traditionnel
  • Indicateur d'attitude électrique
  • Indicateur d'attitude numérique
  • Indicateur d'attitude tout-en-un

Indicateur d'attitude traditionnel

De nombreux aéronefs de l'aviation générale utilisent les indicateurs d'attitude conventionnels à vide/air.

Pour faire tourner le gyroscope dans la boîte à instruments, un vide est aspiré ou de l'air est soufflé. L'erreur dans les lectures des gyroscopes à vide est un phénomène courant en raison de la contamination et des fuites du système. Cela affecte également la précision des angles d'inclinaison et d'inclinaison sur une période de temps. Le problème de culbutage n'existe pas dans les modèles plus récents.

Le rotor, qui est logé dans un conteneur étanche, tourne horizontalement autour de l'axe vertical. Sur un cardan, le boîtier pivote autour de l'axe latéral, qui à son tour peut pivoter autour de l'axe longitudinal. Le boîtier de l'instrument sert de troisième cardan requis pour l'installation universelle. La barre d'horizon est fixée au gyroscope par un levier et logée sur un pivot à l'arrière du cadre de la nacelle. Celui-ci est en outre relié au boîtier du gyroscope par une broche de guidage.

Le maintien de la barre d'horizon parallèle à l'horizon naturel explique la rigidité gyroscopique lorsque l'indicateur d'attitude est activé. Le petit marquage de l'avion symbolise le mouvement de l'avion en temps réel et se déplace par rapport aux changements d'assiette en tangage ou en inclinaison. L'air aspiré à travers le filtre, se déplace via des passages dans le pivot arrière et l'anneau de cardan intérieur, et enfin dans le boîtier. Ici, il fait face aux aubes du rotor via deux ouvertures sur les côtés opposés du rotor. L'air est ensuite aspiré dans la pompe à vide ou le tube venturi via quatre ouvertures régulièrement espacées dans la partie inférieure du boîtier du rotor.

Aspirateur venturi
Source de l'image : Département américain des transports, FAA, Aspirateur venturi, marqué comme domaine public, plus de détails sur Wikimedia Commons

Indicateur d'attitude électrique

Les indicateurs électriques remplacent la panne de courant traditionnelle sous vide en fournissant une alimentation par batterie pour le fonctionnement.

Au lieu d'un vide, les indicateurs d'attitude électriques utilisent un gyroscope électrique. La mise en cage dans des indicateurs d'attitude électriques minimise une longue procédure d'érection pendant les manœuvres.

En raison de la pertinence croissante de l'indicateur d'attitude, de meilleurs gyroscopes électriques adaptés à l'installation d'avions légers ont été développés. Plusieurs types accessibles représentent des avancées dans les éléments de conception de base du gyroscope, une lecture plus simple, des propriétés de montage, l'élimination des erreurs induites et des restrictions d'instruments. Les spécificités entre les différents instruments, ainsi que l'affichage des instruments et les commandes du cockpit, varieront en fonction des modifications de conception spécifiques.

Indicateur d'attitude numérique

Le remplacement pivot d'un instrument à vide par un équivalent électronique est approuvé en vertu des règles et réglementations établies par la FAA.

Il est implicite que les indications d'attitude numériques peuvent être utilisées dans une installation de cockpit en verre, modifiant la façon dont les pilotes scannent le tableau de bord en fusionnant de nombreuses jauges traditionnelles en une seule unité. Grâce à l'utilisation de l'électronique à semi-conducteurs, les versions numériques sont exemptes de contraintes de hauteur et de banque. De plus, les systèmes disposent d'une batterie de secours en cas de panne du système électrique de l'avion.

Indicateur d'attitude tout-en-un

Un cockpit en verre, semblable à celui d'un jet d'affaires, peut être installé dans un petit avion d'aviation générale.

Les écrans de vol principaux tout-en-un se composent généralement de :

 Les panneaux numériques sont plus légers et nécessitent moins d'entretien, ce qui permet de réduire les dépenses tout en améliorant l'expérience de vol globale.

Comment lire l'indicateur d'attitude ?

Le mouvement angulaire autour de l'axe longitudinal indique l'inclinaison tandis que le même mouvement autour de l'axe latéral indique le tangage (à cabrer, à niveau ou à piquer) dans l'indicateur d'attitude. Il utilise la rigidité du gyroscope. Il est monté sur cardan pour permettre le mouvement autour de l'axe latéral, qui indique l'assiette en tangage, et la rotation autour de l'axe longitudinal, qui indique l'assiette en roulis. Une fois activé, l'indicateur reste dans une position fixe quelle que soit l'assiette de l'avion.

Pièces d'indicateur d'attitude

Voici les principaux points d'intérêt du pilote :

  • Les petites ailes reliées au boîtier restent parallèles aux ailes de l'avion.
  • La barre d'horizon qui divise les moitiés supérieure (claire) et inférieure (sombre) de la balle.
  • Les marques de degré sur le périmètre supérieur du cadran. Les trois premiers sont distants de 10 degrés des deux côtés du centre, suivis par des marques d'inclinaison à 60 degrés et des arcs d'inclinaison à 90 degrés.

Marquages ​​des indicateurs d'attitude du Cessna 172

1200px Cockpit du Cessna 172
Source de l'image: PetarM, Poste de pilotage du Cessna 172, CC BY-SA 3.0

Indicateur d'attitude : comment ça marche ?

Cette section décrit le fonctionnement de l'indicateur d'attitude à travers explication détaillée sur la façon dont chaque composant fonctionne individuellement et contribue au processus dans son ensemble.

L'alignement des ailes avec la barre d'horizon est assuré par le bouton de réglage. Cela permet de régler la hauteur du pilote. De préférence, le réglage doit être effectué lorsque le véhicule est au niveau du sol.

Si les ailes sont plus hautes que la barre d'horizon, l'avion monte. Des ailes plus basses que la barre d'horizon suggèrent un bon vol. Les petites ailes d'avion (attachées au boîtier) symbolisent les ailes de l'avion. La section bleue de la balle roule dans la direction opposée au virage de l'avion. Sa partie supérieure représente le ciel.

Angle d'inclinaison de l'indicateur d'attitude | Indicateur d'attitude Degrés

  • Un taux de virage typique est défini comme 15° d'angle d'inclinaison.
  • La largeur des ailes de l'avion symbolique et le point au milieu des ailes signifient un pitch shift d'environ 2°.
  • La hauteur d'une ligne d'horizon artificielle est indiquée en degrés (lignes longues : 10°, petites lignes : 5°).
  • Le roulis de l'index de la banque est affiché en degrés (10°, 20°, 30° et 60°).
  • Il est prévu pour un roulis de 360° et un tangage de 85°.

Indicateur d'attitude à aubes pendantes

Le mécanisme à palettes pendantes d'un indicateur d'assiette à dépression maintient le gyroscope en position verticale. Si le gyroscope est déplacé pour une raison quelconque, les aubes et les jets d'air génèrent une force de précession qui fait que le gyroscope se redresse, le ramenant à la position verticale.

Erreurs d'indicateur d'attitude | Défaillance de l'indicateur d'attitude

Des lectures de signal erronées dans l'indicateur d'attitude peuvent être causées par le dépassement des limites d'aspiration de conception ou l'interruption de la rotation libre du gyroscope à la vitesse de conception. Certaines erreurs sont causées par la production et la maintenance.

Composants déséquilibrés, filtres obstrués, vannes mal réglées et Pompe Échec:

Une installation et une inspection correctes peuvent aider à réduire de telles erreurs.

Le frottement et les composants usés créent d'autres erreurs inhérentes à la structure de l'instrument. Ces défauts, qui entraînent une précession irrégulière et l'incapacité de l'instrument à conserver des indications correctes, augmentent avec la durée de vie de l'instrument.

Erreurs liées à la conception :

Celles-ci sont causées par le fonctionnement normal de l'instrument.

La présence d'un patin lors du virage dévie les aubes pendantes de leur orientation verticale, ce qui entraîne un traitement interne du gyroscope. Après être revenu au vol synchronisé en ligne droite et en palier, le petit avion effectue un virage dans la direction opposée à celle du dérapage.

Erreur dans les marquages :

Ces imprécisions sont générées par la force centrifuge déplaçant les aubes pendantes, provoquant le traitement du gyroscope vers l'intérieur du virage. Dans un virage serré à 180°, l'imprécision est la plus élevée.

Le mécanisme de montage corrige rapidement cette erreur de précession, qui est généralement de 3° à 5°.

Erreurs d'accélération et de décélération :

Les erreurs de précession sont également causées par l'accélération et la décélération, selon la quantité et l'étendue de la force appliquée.

La barre d'horizon descend avec l'accélération, suggérant une hausse. Le contrôle effectué pour rectifier ce signal entraînera une assiette en tangage inférieure à celle indiquée par l'instrument. La décélération provoque l'erreur inverse.

D'autres erreurs, telles que « Précession des transports » et « Précession apparente » sont liés à la rotation de la planète et sont importants pour les pilotes et les navigateurs qui volent à grande vitesse et sur de grandes distances.

Dépannage de l'indicateur d'attitude

Les erreurs courantes ont des solutions généralisées pour les surmonter tout au long de l'opération.

  • Pour éliminer les mouvements lents causés par des problèmes de précession, remplacez les roulements usés.
  • Pour éliminer la contamination par le carbone des aubes de la pompe, remplacez ou changez le filtre.
  • En cas de dépassement des limites, stabiliser le gyroscope pour le centrer et redémarrer le processus de montage.

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