Erecteur et horizon artificiel

[calculair]

Bonjour,

Je reprend ici une discussion sur l'horizon artificiel en instrumentation aeronautique.

L'horizon artificiel est perturbé par la precession des gyroscopes, la rotation de la terre, le changement de latitude de l'avion durant le vol, tous ces phenomènes perturbent l'horizon artificiel. Ces effets peuvent être extrêmement dangeureux durant un vol de nuit ou sans visibilité quand la seule reference horizontale est l'horizon artificiel.

Pour corriger ces effets perturbateurs, l'horizon artificiel corrige ces perturbations grace un dispositif appele " ERECTEUR " dont je n'arrive pas à comprendre comment il fonctionne compte tenu des accelerations aléatoires supportées par l'avion.

Une explication simplifiée est donnée dans le lien suivant, mais je n'ai pas totalement compris pourquoi le pilote pouvait faire confiance à son horizon artificiel...même muni de son dipositif erecteur! ( pourquoi l'horizon artificiel est parallèle à l'horizon vrai durant le vol )

C'est peut être un peu specialisé comme question, mais j'espère que les specialistes et les physiciens de ce forum pourront m'eclairer sur le système de recalage gyroscopique provoqué par l'erecteur.

http://www.lavionnaire.fr/InstHoriz.php
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[calculair]

Bonjour,

J'ai l'impression que j'ai posé une question trés délicate... ? J'espère qu'une personne osera expliquer le fonctionnement de l'Erecteur, si non je vais commencer à avoir peur de prendre des longs courriers.

[LPFR]

Bonjour Calculair.
Je vais essayer de comprendre comme ça marche, mais je n'ai pas le temps maintenant.
À première lecture il me semble qu'il fonctionne sur la base qu'à long terme, l'horizon est perpendiculaire à la verticale.
Si un avion a volé pendant une demi-heure "en ligne droite horizontale" suivant l'altimètre et la boussole, il y des fortes chances pour qu'en moyenne il soit reste horizontal.

La suite est de comprendre l'orientation du gyroscope pour le fonctionnement de l'horizon artificiel, pour voir comment le couple basé sur la verticale peut apporter une correction à long terme.
Cordialement

[calculair]

bonjour LPFR,

Je te remercie d'avance pour les explications que tu formuleras. Elles m'aideront à comprendre comment cet Erecteur fonctionne et assure la securité du vol.

C'est surement très astucieux.

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Bonjour Calculair.
J'ai lu en prenant mon temps.
Le gyroscope sert à donner une référence stable à court terme de la verticale et indiquer le roulis et le tangage (oh! pardon: le cabrage ou le piqué). Il est tenu de sorte que la résultante des forces dues aux accélérations, passe par son centre de gravité, de sorte qu'elles ne créent pas du couple et de la précession.
Mais à long terme même un gyroscope dérive. Sans compter que même à très long terme, la verticale elle même peut changer de direction car un voyage sur une sphère.

L'astuce est de créer un couple quand la verticale ne coïncide pas avec l'axe de rotation du gyroscope de sorte que la précession ramène l'axe à la verticale. Le problème est que la précession se fait à 90° du couple. Donc, ajouter un poids an bas du gyroscope ne le fera pas "précessioner" dans la bonne direction.
D'où les astuces indiquez dans votre lien, avec les volets qui laissent passer l'air pur crée un couple à 90° de l'inclinaison, ou les trois billes tournantes qui créent un couple quand le plan n'est pas horizontal. Ou la façon "bêbête" avec un goute de mercure qui ferme le contact qui alimente un des moteurs couple.
Cordialement,

[calculair]

Bonjour LPFR

Merci beaucoup de s'être penché sur mon probleme d'erection !!.

J'avoue que plusieurs points m'echappe encore suite à ton explication

1) comment reperer une verticale dans un avion ?

2) Cet histoire de filet d'air m'echappe totalement et les 3 billes tournantes restent totalement mysterieuses.

Je ne comprends pas comment ce systeme gyroscopique peut se recaler correctement par rapport à la terre en se fiant au repère avion.

[LPFR]

Bonjour Calculair.
Je pense que l'érecteur ne connait pas la vraie verticale. Mais il considère qu'à long terme la verticale est la perpendiculaire au plan de l'avion.
Évidement, les pilotes regardent aussi leur boussole et leur altimètre ce qui garantit qu'ils ne tournent pas en permanence et que le vol est horizontal.

Si l'avion tourne en permanence sur un cercle, l'érecteur finira par aligner l'horizon artificiel sur l'avion et non sur la vraie horizontale. Ce n'est pas gênant en pratique car les avions ne tournent pas en permanence.

Prenons le gyroscope devant nous tournant (vu d'en haut) vers la gauche (dont vecteur moment angulaire dirigé vers le haut). Et pour faciliter les explications prenons un repère avec 'x' vers nous, 'y' vers la droite et 'z' vers le haut.

Imaginons que le gyroscope a dérivé et que son axe de rotation est incliné "haut vers l'avant" (une petite rotation positive autour de l'axe 'y').
Pour "redresser" le gyroscope il faut le faire "précessionner" pour lui faire tourner le moment angulaire vers la gauche autour de l'axe 'y'. Il faut donc créer un couple qui va (presque) vers nous et un peu vers le haut. Cela correspond à une force qui soulève le coté droit ('y' positif) et qui descend le côté gauche ('y' négatif).
Un simple poids en bas du gyro créerait un couple orienté dans le sens des 'y' qui ferait "précessionner" le gyro autour de l'axe vertical.
Il faut utiliser une astuce qui fasse que pour une inclinaison vers l'avant on crée un couple venant vers nous.

Une des solutions dans le lien dessine 4 volets dont uniquement le volet en bas côte gauche pivote et laisse échapper de l'air vers la gauche et qui crée précisément le couple qu'il faut.

Le système avec les billes partiellement libres fait la même chose. Le billes passent plus de temps côté "montée" quand elles sont entrainées lentement vers le haut, que côté descente quand elles descendent librement. Ça crée un couple qui a la direction de la pente du disque sur lequel elles roulent.
Cordialement,

[calculair]

bonjour LPFR,

Je te remercie pour ces explications qui ont du te demander de la reflexion.

Je vais me pencher tranquilement sur ces données dans la journée pour bien en assimiler le sens et le fonctionnement de ce mecanisme.


Je comprend mieux pourquoi les pilotes ont parfois des doutes sur les indications de leur instruments et le comportement des systemes de pilotages automatiques. Le crash du Rio Paris d'Air France à peut être là une part des explications ( Vols de nuit , traverser de cumulo nimbus, reaction anormale des alarmes decrochage, assiette de l'avion incertaine,.....)

[LPFR]

... Le crash du Rio Paris d'Air France à peut être là une part des explications ( Vols de nuit , traverser de cumulo nimbus, reaction anormale des alarmes decrochage, assiette de l'avion incertaine,.....)

Re.
D'après ce que j'ai compris, la situation était à l'inverse. Ils ont oublié que quand l'électronique foire, les instruments à l'ancienne sont plus crédibles. Et, même si les indicateurs de vitesse donnaient des mauvaises indications, quand le régime moteur est le bon (et cela s'entend) qu'est qui peut être arrivé pour que la vitesse de l'avion ne soit pas la bonne ? Qu'il ait accroché un sac plastique avec une aile ?
Cordialement,

[calculair]

bonjour LPRF


Moteur plein regime ( outre que cela s'entend, cela depend aussi de la position des manettes des gaz )

Avion à cabré, la vitesse ne peut augmenter si l'angle de cabrage est trop fort..

Il parait que les pilotes n'ont rien compris.... multiples alarmes, indications peu fiables, peut être doutes sur d'autres.... bref il faudrait avoir des données precises et maitriser le pilotage des avions de lignes.....

[obi76]

Bonjour,

on est à la limite du HS. Cela dit le contenu de la boite noire a été rendu public, la conversation des pilotes est audible. Allez sur le site du BEA pour plus de détails