Le role d'un gyroscope dans l'aviation!

[invite9598dbcf]

Bonjour, dans le cadre de mon tipe qui traitera sur le role du gyroscope afin de se positionner dans l espace, je n arrive pas à bien comprendre comment un gyroscope ,grace à sa conservation du moment , pouvait nous indiquer que l avion s est dévié ?Aussi est ce que c est plutot le gyroscope qui stabilise l avion instantanément ou nous avons besoin d autres outils afin de le repositionner?
J ai beau chercher sur le net, et j arrive toujours pas à comprendre ce phénomène.Pouvez vous m eclaircir un peu ce qui se passe réellement.
cordialement,
deathnote.

Edit de la modération,
conformément aux nouvelles consignes de la section TPE/TIPE,
cette discussion a été déplacée dans un forum technique/scientifique pour disposer de réponses plus précises.
Le lien traceur sera supprimé 1 semaine après la date d'édition de ce message.
L'équipe de modération
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[f6bes]

Bjr à toi,
Ton gyro n'est qu'une référence. C'est pas lui TOUT seul qui fait qq chose.
Donc à partir de ta référence tu prends (fait prendre) des décisions (électronique, informatique, etc...) .
Tu as une référence et t'en fais ce que tu veux pour les prises décisions.
A+

[maclag]

Bonjour,

deathnote:
La formulation de ta question me fait soupçonner que tu ne comprends pas bien ce que t'indique le gyro. Si c'est moi qui me trompe, et bien ne lis pas le reste de la réponse!

Tout d'abord, le gyroscope est un des nombreux capteurs qu'embarquent les avions. Il est l'un des éléments indispensables des "IMU" (Inertial Measurement Unit) avec l'accéléromètre.

** L'accéléromètre: comme son nom l'indique, mesure les accélérations, y compris la gravité, qui est une accélération comme les autres.
L'accéléromètre peut te donner la vitesse par intégration de son résultat, et la position après une double intégration, le tout en théorie, car en pratique, ça suppose que ton accéléromètre soit parfait (ça n'existe pas: ils ont tous une erreur, celle-ci est-elle négligeable pour l'application donnée?) et surtout que la trajectoire de l'avion soit connue: les accéléromètres ne peuvent pas détecter certains changements d'orientation, en particulier le cap de l'avion.
Un avion aura assez d'accéléromètres (et sûrement des redondances!) pour mesurer suivant les 3 axes (disons X, Y et Z).

** Le gyroscope mesure une vitesse angulaire. Il n'a donc aucune idée de la vitesse de l'avion ni son accélération. Par contre, il mesure les changements de "pitch", "yaw" et "roll" (je ne connaît pas les termes équivalents en Français...). Pour avoir l'attitude absolue de l'avion, il faut intégrer la sortie du gyro.
Donc si l'avion commence à s'incliner ou changer de direction, le gyroscope est normalement capable de le dire... sauf qu'encore une fois, un gyro n'est jamais parfait! Une petite erreur s'accumule au cours du temps! (est-elle négligeable? dépend du gyro et de l'application).

** La boussole n'est en principe pas indispensable au regard de la définition d'une IMU (il ne s'agit pas d'une mesure inertielle).
On trouve des boussoles magnétiques, et des "gyrocompas", qui ne sont pas des gyroscopes, et qui sont des boussoles utilisant la rotation de la Terre plutôt que son champ magnétique pour donner le Nord (le Nord magnétique n'est d'ailleurs pas exactement le même que le Nord de rotation).

Arrivé ici, tu dois déjà avoir à l'idée que le gyroscope seul ne permet pas grand chose pour l'avion, excepté quelques corrections élémentaires.
Toute la subtilité de la chose consiste en combiner les informations de tous ces capteurs pour obtenir une information plus claire et plus fiable.

Exemple:
Le gyroscope dérive dans le temps, peut-être l'avion est-il en train de s'incliner légèrement vers une aile? Si la vitesse de l'avion est constante, l'accéléromètre m'indiquera que la gravité doit être suivant Z uniquement. Si j'ai une grosse part suivant Z et une autre suivant un autre axe, je confirme ce que me dit le gyro: l'avion est en train de s'incliner légèrement.

C'est un exemple trivial, je ne sais pas comment les experts d'avioniques établissent leurs algorithmes. Je peux par contre te prévenir que ceux-ci ne sont pas triviaux!

Tu peux trouver sur internet divers projets de drônes ou semi-drônes amateurs. Ils contiennent des exemples de navigations simples.

Bon courage pour ton TIPE.

[myoper]

Par contre, il mesure les changements de "pitch", "yaw" et "roll" (je ne connaît pas les termes équivalents en Français...).

Ine frenhnche : le tangage, le lacet et le roulis (suivant chacun des axes, comme sur un bateau).
Avec quelques images : http://www.google.fr/images?hl=fr&cl...A&ved=0CEYQsAQ

En tous cas, belle réponse détaillée.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite9598dbcf]

Merci maclag , je comprends mieux le concept mais y a toujours un truc qui m échappe , comment , grace à la conservation du moment, le gyroscope peut nous dire si l avion est inclinée ou pas.Aussi ,quand t as dit que si on calcule l accélération suivant Z et suivant un autre axe on peut déduire que l avion est incliné,d apres ce que ja i compris c est l accélérometre qui nous fournit ce genre d informations , mais du coup on n a plus besoin du gyroscope alors .

[maclag]

Effectivement, ce n'est pas simple.
Reprenons: le gyroscope ne te donne pas un angle absolu. Il te donne une vitesse de rotation.
Comme tout capteur, il existe une erreur, plus ou moins grande suivant le capteur, qui signifie que ton gyroscope n'indique jamais complètement zéro quand l'avion ne change pas d'orientation.
Or, si tu veux un angle absolu à partir du gyroscope, tu dois intégrer la sortie au cours du temps.
Tu vas donc également intégrer l'erreur, et le résultat c'est qu'après un certain temps, tu vas en conclure que l'avion est très incliné alors qu'il est toujours "à plat".
L'accéléromètre, par contre, indique en sortie une mesure de l'accélération.
L'axe Z mesure donc directement, sans nécessité d'intégration, la gravité (si l'avion est "à plat", toujours).
Effectivement, l'accéléromètre peut également être utilisé pour calculer l'angle d'incurvation de l'avion... sauf qu'il combinera un changement d'angle et une accélération!
Exemple: l'avion s'incline vers la droite, et commence à tourner vers la droite.
Le gyroscope va trouver une rotation autour de l'axe X (on suppose que X correspond à l'axe nez-queue de l'avion), et une rotation autour de Z parce qu'en s'inclinant, il va changer de cap.
L'accéléromètre va trouver des accélérations latérales, et ce qu'il donnera pour l'axe Z mérite un petit calcul.
autre exemple: l'avion glisse latéralement vers la droite (à cause du vent ou je ne sais quoi) sans s'incliner. Le gyroscope n'indique rien (pas de changement d'attitude), l'accéléromètre indique une accélération longitudinale.

Dans ces deux cas, tu vois bien que les deux capteurs sont nécessaires pour comprendre ce qui se passe.

La partie la plus compliquée, ce sont les algorithmes qui tentent de prendre en compte les erreurs des capteurs et combinent toutes les informations pour en conclure ce que fait l'avion (et comment l'électronique de commande doit réagir le cas échéant). Une bonne grosse dose de maths qui nécessite une bonne compréhension des capteurs est nécessaire...

[polo974]

Ne pas oublier que:

• la terre tourne, donc que le gyro va faire un tour sur lui même en un jour (à peu près)
• la terre tourne autour du soleil (d'où le à peu près précédent)...
• un avion peut faire plus de 10000km et que la terre est ronde, donc un déplacement "à plat" entraîne aussi une rotation...

En théorie, un gyro complet donne un repère du même genre que les étoiles dans le ciel (à la dérive du gyro près...).