Mesure de la vitesse d'un aéronef
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Mesure de la vitesse d'un aéronef



  1. #1
    Yvan_Delaserge

    Mesure de la vitesse d'un aéronef


    ------

    Bonjour,
    Je viens de lire avec intérêt le récit de deux accidents d'avion survenus ces dernières années, celui du vol Air France 447 et celui d'un avion d'affaires

    Dans les deux cas, c'est un mauvais fonctionnement des sondes Pitot qui est à l'origine des accidents.
    Les sondes Pitot servent à mesurer la vitesse de l'avion par rapport à l'air ambiant.
    Les avions disposent d'autres moyens de connaître leur vitesse, par exemple le GPS. Mais le GPS indique la vitesse de l'avion par rapport au sol, pas par rapport à l'air ambiant.
    C'est la vitesse par rapport à l'air ambiant qu'il est important d connaître.

    Je me demandais, et c'est le thème du présent fil, s'il serait possible de mesurer la vitesse d'un avion en utilisant un autre moyen que la sonde Pitot.

    Je pensais à un système composé d'un émetteur (E) placé à l'arrière de l'avion, qui enverrait une impulsion sonore à intervalles réguliers. Cette impulsion serait captée par un récepteur (R) placé à l'avant de l'appareil.

    Nom : avion.jpg
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    On mesure le temps écoulé entre l'émission et la réception de l'impulsion. Ce temps va dépendre:

    1) de la distance (connue) entre l'émetteur et le récepteur.
    2) de la vitesse de propagation dans l'air, corrigée pour l'altitude à laquelle évolue l'avion.

    En soustrayant la vitesse trouvée de la vitesse théorique du son à cette altitude, on trouverait la vitesse de l'avion.

    Il faudrait bien sûr tenir compte d'un certain nombre de choses:

    Les moteurs de l'avion produisent un niveau sonore important, qui obligerait à utiliser des impulsions sonores de mesure de fort niveau, ce qui serait gênent pour les passagers.
    Pour cette raison, il faudrait utiliser des impulsions sonores de fréquence élevée inaudibles même par les animaux, disons d'une centaine de Kilohertz.
    A ces fréquences, il est possible que le bruit des moteurs soit de toutes façons plus faible qu'aux fréquences audio habituelles.

    En plaçant l'émetteur et le récepteur à un endroit où l'air n'est pas perturbé par les turbulences (voir photo), on aurait une mesure plus précise que si l'émetteur et le récepteur étaient placés à l'avant et respectivement, à l'arrière du fuselage. Toutefois, avec l'émetteur placé au sommet de la dérive et le récepteur au-dessus du poste de pilotage, le trajet du son n'est pas exactement parallèle à la trajectoire de l'avion. Il y aurait une correction trigonométrique à apporter au résultat de la mesure.

    Est-ce que cela vous semble réalisable?

    On entend souvent dire que l'on n'a jamais trouvé un meilleur moyen que la sonde inventée par le physicien français Henri Pitot au 18e siècle, pour mesurer la vitesse d'un avion par rapport à l'air ambiant.
    Quelqu'un a sûrement déjà pensé à utiliser un système basé sur la vitesse du son dans l'air.

    Mais apparemment, ce type de mesure n'est pas utilisé. Je me demande pourquoi.

    -----
    Un civet, un plat de côtes et puis, glissez-moi une petite paupiette avec.( Lino Ventura)

  2. #2
    FC05

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    Citation Envoyé par Yvan_Delaserge Voir le message
    Mais apparemment, ce type de mesure n'est pas utilisé. Je me demande pourquoi.
    Pas utilisé pour la vitesse des avions, mais pour le vent ça existe, de même pour les fluides dans des tuyaux.

    Mais ça doit geler comme les Pitot.
    "La réalité c'est ce qui reste quand on refuse d'y croire" P.K. Dick

  3. #3
    Kondelec

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    Bonjour

    On pourrait effectivement faire une mesure par ultrasons, mais le plus simple est encore de mettre en route le dégivrage des sondes Pitot...

  4. #4
    jiherve

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    bonjour
    C'est assez illusoire car les ondes sonores suivent des trajectoire assez imprévisibles, la température, la densité, l'âge du capitaine ... jouent.
    voir là pour toucher du doigt :https://fr.wikipedia.org/wiki/Vitesse_du_son.
    Le Pitot a aussi l'avantage d’être indépendant de l'altitude puisque reposant sur un différentiel de pression, ton système demande la connaissance de l'altitude baro qui est souvent fournie par le Pitot!
    JR
    l'électronique c'est pas du vaudou!

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    XK150

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    Oui , des systèmes à sons ou à ultra-sons ont été testés : ce sera peut difficile de trouver de infos .

    Reste les LIDAR ( Doppler ou Rayleigh ) , très prometteurs , ou encore un bête anémomètre à fil chaud .
    Celui qui accroît son savoir , accroît sa souffrance . L'Ecclésiaste 1-18

  7. #6
    Kondelec

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    Le Pitot a aussi l'avantage d’être indépendant de l'altitude puisque reposant sur un différentiel de pression, ton système demande la connaissance de l'altitude baro qui est souvent fournie par le Pitot!
    La pression dynamique, mesurée par le Pitot, dépend de la masse volumique de l'air. Celle ci varie avec l'altitude (par le biais de la pression) et la température.
    Le fil chaud n'est absolument pas adapté à cette gamme de vitesse.

  8. #7
    XK150

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    On a pourtant essayé l'anémomètre à fil chaud .

    Autre méthode acoustique Doppler : https://www.youtube.com/watch?v=rtsfSuPilCU
    Celui qui accroît son savoir , accroît sa souffrance . L'Ecclésiaste 1-18

  9. #8
    Kondelec

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    Le fil chaud est basé sur la dépendance à la vitesse du coefficient convectif. Ces 2 grandeurs sont très bien corrélée entre 0 et 50 m/s environ, ensuite il devient impossible d'exploiter la mesure.
    Toutefois si tu as un document qui montre le contraire je serais heureux de le lire.

  10. #9
    Yvan_Delaserge

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    Citation Envoyé par XK150 Voir le message
    On a pourtant essayé l'anémomètre à fil chaud .

    Autre méthode acoustique Doppler : https://www.youtube.com/watch?v=rtsfSuPilCU
    Dans le dispositif proposé, comme le récepteur et l'émetteur se déplacent à la même vitesse, va-t-on observer un effet Doppler?
    Un civet, un plat de côtes et puis, glissez-moi une petite paupiette avec.( Lino Ventura)

  11. #10
    Yvan_Delaserge

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    Citation Envoyé par Kondelec Voir le message
    Bonjour

    On pourrait effectivement faire une mesure par ultrasons, mais le plus simple est encore de mettre en route le dégivrage des sondes Pitot...
    Oui, bien entendu, mais je crois que dans les deux accidents cités en #1, le dégivrage était en route.
    Un civet, un plat de côtes et puis, glissez-moi une petite paupiette avec.( Lino Ventura)

  12. #11
    Yvan_Delaserge

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    Citation Envoyé par FC05 Voir le message
    Pas utilisé pour la vitesse des avions, mais pour le vent ça existe, de même pour les fluides dans des tuyaux.

    Mais ça doit geler comme les Pitot.
    Même si une couche de glace se forme sur l'émetteur et/ou le récepteur, elle n'empêchera pas la transmission du son.
    Un civet, un plat de côtes et puis, glissez-moi une petite paupiette avec.( Lino Ventura)

  13. #12
    antek

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    Citation Envoyé par Yvan_Delaserge Voir le message
    Dans le dispositif proposé, comme le récepteur et l'émetteur se déplacent à la même vitesse, va-t-on observer un effet Doppler?
    Je n'ai pas regardé le film, mais le déphasage utile dans ce cas est provoqué par la différence de vitesse entre fluide et émetteur/récepteur.
    Mais faut toujours dégivrer . . .
    L'électronique c'est comme le violon. Soit on joue juste, soit on joue tzigane . . .

  14. #13
    jiherve

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    bonsoir
    j'ai fait une petite recherche et cela ne semble pas être utilisé même si j'ai trouvé un lien mentionnant des recherches de la Navy sans plus de précision.
    JR
    l'électronique c'est pas du vaudou!

  15. #14
    Yvan_Delaserge

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    Citation Envoyé par antek Voir le message
    Je n'ai pas regardé le film, mais le déphasage utile dans ce cas est provoqué par la différence de vitesse entre fluide et émetteur/récepteur.
    Mais faut toujours dégivrer . . .
    Je me demande si dans un tube de Pitot fonctionnant normalement, on n'aurait pas un phenomene aerodynamique qui favoriserait le givrage.
    Un peu comme dans le carburateur des moteurs d'aviation a pistons. Eux aussi ont tendance a givrer.
    Sinon, je ne crois pas qu'on ait souvent des depots de givre sur les carlingues des avions de ligne.
    Mais meme si c'etait le cas, une impulsion sonore traverserait sans probleme une couche de givre. La methode de mesure exposee en #1 fonctionnerait quand meme en cas de givrage.
    En revanche, un tube de Pitot bouche par le givre cesse de fonctionner.
    Un civet, un plat de côtes et puis, glissez-moi une petite paupiette avec.( Lino Ventura)

  16. #15
    jiherve

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    re
    en cherchant coté militaire j'ai trouvé çà :https://www.defenseadvancement.com/c...-technologies/.
    mais max 75m/s.
    Sinon, je ne crois pas qu'on ait souvent des dépôts de givre sur les carlingues des avions de ligne.
    en Corse peut être non mais sur le continent oui.
    c'est bien pour çà qu'il y a des dispositifs de dégivrage.
    JR
    l'électronique c'est pas du vaudou!

  17. #16
    antek

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    Citation Envoyé par Yvan_Delaserge Voir le message
    Mais meme si c'etait le cas, une impulsion sonore traverserait sans probleme une couche de givre.
    Avec une incidence inconnue sur le déphasage.
    L'électronique c'est comme le violon. Soit on joue juste, soit on joue tzigane . . .

  18. #17
    Kondelec

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    Il y a potentiellement des problèmes de givrage partout, ce n'est pas lié au climat mais à la présence d'eau en surfusion, qui forme une couche de glace en quelques instants, mais le dégivrage des sondes permet normalement de gérer ce problème, qui est extrêmement courant.
    Je n'ai pas regardé les résultats des enquêtes, et je ne sais pas non plus si on peut leur faire confiance, mais il est avéré que plusieurs crash ont été provoqué par un dégivrage qui n'avait simplement pas été mis en service

  19. #18
    titijoy3

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    Citation Envoyé par Kondelec Voir le message
    Il y a potentiellement des problèmes de givrage partout, ce n'est pas lié au climat mais à la présence d'eau en surfusion, qui forme une couche de glace en quelques instants, mais le dégivrage des sondes permet normalement de gérer ce problème, qui est extrêmement courant.
    Je n'ai pas regardé les résultats des enquêtes, et je ne sais pas non plus si on peut leur faire confiance, mais il est avéré que plusieurs crash ont été provoqué par un dégivrage qui n'avait simplement pas été mis en service
    je suis étonné qu'un dispositif aussi important pour la sécurité que les sondes Pitot nécessite une action du pilote pour activer le dégivrage alors qu'une bagnole dispose d'une alerte verglas automatique..
    Maaaagnifiiiiique ! tout ça n'a aucune importance..

  20. #19
    Kondelec

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    Il y a en fait 2 actions bien distinctes. Si l'appareil est givré au sol les ailes et les sondes sont dégivrées avec un antigel, puis en vol les sondes sont réchauffées par une résistance.
    Dans le cas du crash de l'antonov en 2018 par exemple les sondes n'avaient pas été dégivrées au sol pour économiser le prix du produit, sur décision du commandant de bord.

  21. #20
    calculair

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    il y a une façon d'estimer la vitesse de l'avion

    La position de la manette des gaz donne une estimation de la poussée

    L'altitude donne une estimation de la densité de l'air et la température permet d'affiner cette valeur

    La vitesse de variation d'altitude donne des info sur la trajectoire

    De ces données il est possible d'avoir une estimation de la vitesse de l'avion connaissant la masse et le Cx et la Surface a prendre en compte.

    Si ce n'est pas la vitesse à l'instant t c'est la vitesse d'équilibre à la laquelle l'avion cherche à atteindre .

    On ne pas dire que l'on est 100% dans le noir ...
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

  22. #21
    Yvan_Delaserge

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    Citation Envoyé par jiherve Voir le message
    re
    en cherchant coté militaire j'ai trouvé çà :https://www.defenseadvancement.com/c...-technologies/.
    mais max 75m/s.
    en Corse peut être non mais sur le continent oui.
    c'est bien pour çà qu'il y a des dispositifs de dégivrage.
    JR
    Je me demande sur quel principe est base le fonctionnement de ces appareils. On a une onde acoustique dans une cavite resonante, parcourue par le vent et a partir de ca, ils arrivent a trouver la vitesse et la direction du vent. Etonnant!
    Un civet, un plat de côtes et puis, glissez-moi une petite paupiette avec.( Lino Ventura)

  23. #22
    Yvan_Delaserge

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    Citation Envoyé par calculair Voir le message
    il y a une façon d'estimer la vitesse de l'avion

    La position de la manette des gaz donne une estimation de la poussée

    L'altitude donne une estimation de la densité de l'air et la température permet d'affiner cette valeur

    La vitesse de variation d'altitude donne des info sur la trajectoire

    De ces données il est possible d'avoir une estimation de la vitesse de l'avion connaissant la masse et le Cx et la Surface a prendre en compte.

    Si ce n'est pas la vitesse à l'instant t c'est la vitesse d'équilibre à la laquelle l'avion cherche à atteindre .

    On ne pas dire que l'on est 100% dans le noir ...
    Oui en effet, et la centrale a inertie des avions de ligne moderne parvient probablement a calculer une estimation de la vitesse. Mais un element majeur manque: la vitesse du vent. En altitude, un jet stream peut souffler couramment a plusieurs centaines de kilometres/heure.
    Un avion de ligne volant a 11 000 metres doit se deplacer a une vitesse bien precise par rapport a l'air ambiant. S'il se deplace plus lentement ou plus vite, la portance diminue.
    Un civet, un plat de côtes et puis, glissez-moi une petite paupiette avec.( Lino Ventura)

  24. #23
    jiherve

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    Bonjour
    Un avion de ligne volant a 11 000 metres doit se deplacer a une vitesse bien precise par rapport a l'air ambiant. S'il se deplace plus lentement ou plus vite, la portance diminue.
    c'est ce qui advint au vol AF447 à l'altitude de givrage des Pitots le domaine de vol était de qqs dizaines de kts!
    JR
    l'électronique c'est pas du vaudou!

  25. #24
    f6exb

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    C'est ce qui s'appelle le "coffin corner".
    Seuls les faucons volent. Les vrais restent au sol.

  26. #25
    harmoniciste

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    Bonjour,
    Oui, à l'altitude où volent les avions de transport, l'incidence est proche de celle du décrochage.
    Cependant comme l'a dit calculair une poussée à peu près normale des réacteurs et une assiette à peu près horizontale indiquée par l'horizon artificiel, aurait suffit aux pilotes à comprendre la situation et récupérer un vol équilibré sans nécessiter le bon fonctionnement des sondes de Pitot...
    Mais il semble que l'un des pilotes continuait à envoyer des ordres opposées à ceux de l'autre, ajoutant mortellement à la confusion.

    Quoi qu'il en soit, les sondes de Pitot sont "normalement" équipées d'un système anti-givre efficace. Mais il existera toujours des cas extrêmes où les limites normales sont dépassées.
    Peut-être peut-on reprocher que le bouchage ne soit pas détecté et signalé?

  27. #26
    Yvan_Delaserge

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    Apres lecture de tous les commentaires, je constate avec satisfaction que la mesure de la vitesse d'un aeronef selon la methode proposee en #1 ne semble pas irrealisable.

    Mais la modestie pousse a se dire que si une idee semble bonne, il est bien probable que quelqu'un l'aura deja eue avant.
    Et que si elle etait realisable, alors quelqu'un aura deja essaye de la realiser.

    Pour un parametre aussi crucial que la vitesse-air d'un avion, un peu de redondance serait la bienvenue.
    On a l'altitude qui peut etre mesuree par l'altimetre base sur la pression atmospherique, par l'altimetre radio et indiquee egalement par le GPS.
    Trois methodes completement independantes pour une bonne redondance.

    Mais pour la vitesse-air, on continue a utiliser exclusivement un dispositif datant du 18 e siecle. Quel paradoxe!
    Un civet, un plat de côtes et puis, glissez-moi une petite paupiette avec.( Lino Ventura)

  28. #27
    Garion

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    Citation Envoyé par Yvan_Delaserge Voir le message
    Un avion de ligne volant a 11 000 mètres doit se déplacer a une vitesse bien précise par rapport a l'air ambiant. S'il se déplace plus lentement ou plus vite, la portance diminue.
    Pourquoi la portance diminue si on va trop vite par rapport à l'air ambiant ?
    A cause de la création de turbulences ?
    (question de néophyte )
    Merci d'avance pour la réponse.

  29. #28
    f6exb

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    Ce n'est pas la portance qui diminue si on va trop vite. C'est un problème de survitesse.
    Plus on monte en altitude et plus la vitesse de décrochage augmente. En même temps (comme dirait l'autre), la température diminue ce qui entraîne la diminution de la vitesse du son. Un avion de ligne ne peut pas dépasser la vitesse du son sous peine de dégâts structurels. Il y a une altitude pour un avion donné pour laquelle les deux vitesses se rejoignent. S'il ralentit, il décroche. S'il accélère, ça vaut pas mieux.
    Images attachées Images attachées  
    Dernière modification par f6exb ; 05/04/2023 à 20h14.
    Seuls les faucons volent. Les vrais restent au sol.

  30. #29
    titijoy3

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    la cause principale de décrochage d'un avion de ligne en cas d'alarme "stall" due à une sous vitesse est le tirage brutal du manche par le pilote qui fait monter brusquement le nez de l'avion et amène à dépasser l'angle maxi avant décrochage..

    cette réaction est due à la panique
    Maaaagnifiiiiique ! tout ça n'a aucune importance..

  31. #30
    f6exb

    Re : Mesure de la vitesse d'un aéronef

    Alors qu'on doit rendre la main et piquer pour reprendre de la vitesse.
    Mais si on pique trop fort puis que l'on redresse trop brutalement on a alors droit au décrochage dynamique.
    Dernière modification par f6exb ; 06/04/2023 à 14h12.
    Seuls les faucons volent. Les vrais restent au sol.

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