Tubes de Pitot [Grand Oral]

[MickaNHR]

Bonjour à tous

Je me permets de créer ce post afin d'avoir votre avis sur mon grand oral, et si des éléments sont à améliorer d'en discuter ainsi ensemble. J'ai essayé de le rendre le maximum à la portée du candide tout en respectant le programme de terminale. De plus, un support sur lequel je schématise un tube de Pitot, et où je renseigne la loi de Bernoulli et l'effet Venturi sera présenté.

En vous remerciant par avance pour vos avis

Voici le texte :

" Imaginez que vous êtes à bord d’un avion qui vole à 10 000 mètres d’altitude. Vous admirez le paysage et vous vous sentez libre comme l’air. Mais savez-vous que la sécurité de votre vol dépend en partie de petits instruments appelés tubes de Pitot ? Ces sondes mesurent la vitesse de l’avion et sont essentielles pour le pilotage. Mais alors, comment fonctionnent les tubes de Pitot et en quoi leur dysfonctionnement peut affecter la sécurité des vols ? C’est la question que nous allons nous poser dans cet oral, en nous appuyant sur le cas du crash du vol Rio Paris de 2009, qui a été causé en partie par le givrage des tubes de Pitot. Pour comprendre ce qui s’est passé, nous allons d’abord étudier le principe de fonctionnement des tubes de Pitot, puis nous verrons pourquoi la glace est un problème majeur pour ces instruments.

D’après le cours sur la statique des fluides, on sait que la pression est une force sur une surface. L’air en mouvement induit une pression. Par exemple, la sensation est différente si on passe la main par la fenêtre de sa chambre dans un air calme ou par la fenêtre de sa voiture, paume en avant, sur l’autoroute à 130 km/h. Dans le second cas, la main est soumise à une force plus importante due à la différence de pression entre l’avant et l’arrière de la main. Les tubes de Pitot, se servent de cette différence de pression pour calculer la vitesse de l’avion.
Une première prise de pression, dite statique, permet de connaitre la pression atmosphérique environnant l’avion. On parle de pression statique de l’air alors qu’il ait en mouvement. Cela veut seulement dire que la mesure s’effectue sans que l’air en mouvement « ne frappe » l’entrée du capteur de pression.
Une autre prise de pression, dite dynamique, varie en fonction de la vitesse de l’air. Elle est une conséquence de la vitesse de déplacement de l'air. Plus la vitesse de l'air est élevée, plus la pression dynamique est basse.

En considérant l’air comme un fluide parfait et incompressible, la loi de Bernoulli permet aux tubes de Pitot de déduire la vitesse de l’avion. A vrai dire, il s’agit même de l’effet Venturi, car nous considérons la prise statique et dynamique comme étant à la même altitude, si bien que l’expression de Bernoulli se simplifie. En arrangeant l’expression on peut alors en déduire la vitesse. C’est ce principe qu’utilisent les tubes de Pitot.

Prenons un exemple simplifié. Je choisis volontairement des valeurs plus faciles à comprendre. Supposons que la prise de pression statique indique une pression de 265 Pa et que la prise de pression dynamique indique une pression de 110 Pa. Ainsi, avec cette différence de pression de 155 Pa, nous pouvons estimer une vitesse de 100 km/h.

Pourquoi la glace est-elle un problème pour les tubes de Pitot ? Comme c’était le cas avec le vol Rio Paris de 2009, l’avion traverse parfois des zones orageuses ce qui fait que des cristaux de glaces se forment au sein même de la sonde, provocant alors une erreur dans les indications de vitesse transmises aux pilotes. Comment cela est-il possible ? Rappelez-vous de la prise de pression dynamique, celle-ci varie donc en fonction de la vitesse de l’air. On comprend alors immédiatement qu’en présence de cristaux de glace, l’air ne s’écoule plus normalement. Sa vitesse augmente ce qui a pour conséquence directe de diminuer la pression mesurée. C’est comme lorsque l’on pince le bout d’un tuyau, l’eau va sortir beaucoup plus rapidement.
Voyons un exemple pour mieux comprendre. En présence de glace uniquement dans la prise de pression dynamique, la prise de pression statique, demeure, elle, à 265 Pa. Cependant, celle dynamique varie. On peut supposer qu’elle passe de 110 Pa à 10 Pa. Alors que l’avion continue de voler à 100km/h, la vitesse affichée est, elle, de 130 km/h. C’est ce qui s’est passé selon le BEA pour le vol Rio Paris. Le gel des 3 tubes de Pitot de l’Airbus a causé la perte des informations de vitesse, la désactivation du pilote automatique.

En conclusion, nous avons vu comment les tubes de Pitot permettent de mesurer la vitesse des avions et d’assurer leur sécurité. L’aviation est un domaine qui nous fait rêver, mais aussi qui nous engage à être responsables. Comme le disait St Exupéry : « Avec l’avion, nous avons pris la ligne droite ». Mais il faut aussi savoir garder le cap.

Je vous remercie pour votre attention. "
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[f6exb]

Bonsoir,

Plus la vitesse de l'air est élevée, plus la pression dynamique est basse.

T'es sûr ?

Tu écris souvent : "la vitesse de l'air", que l'on pourrait confondre avec la vitesse du vent. C'est l'avion qui se déplace dans l'air, donc la vitesse relative de l'air par rapport à l'avion.

Sauf erreur, la pression totale mesurée par le pitot est composé de la pression atmosphérique (mesurée par la prise statique) et de la pression dynamique, causée par la vitesse du vent dans le pitot. Elle est alors supérieure à la pression statique. Or ton exemple indique le contraire :

Prenons un exemple simplifié. Je choisis volontairement des valeurs plus faciles à comprendre. Supposons que la prise de pression statique indique une pression de 265 Pa et que la prise de pression dynamique indique une pression de 110 Pa. Ainsi, avec cette différence de pression de 155 Pa, nous pouvons estimer une vitesse de 100 km/h.

et

En présence de glace uniquement dans la prise de pression dynamique, la prise de pression statique, demeure, elle, à 265 Pa. Cependant, celle dynamique varie. On peut supposer qu’elle passe de 110 Pa à 10 Pa.

Si le pitot est bouché, sa pression derrière le bouchon reste fixe, mais au fur et à mesure que l'avion monte, la pression statique diminue (la pression atmosphérique diminue avec l'altitude). Ce qui fait que dans ce cas la vitesse indiquée augmente avec l'altitude.

Au contraire, une prise statique bouchée ne mesure plus la pression atmosphérique, sa pression est celle juste avant le colmatage. Et dans ce cas, la vitesse indiqué diminue avec l'altitude.

C'est le problème qu'a eu le vol AéroPeru 603 en 1996.
Lors de la maintenance, du ruban adhésif avait été posé sur les prises statiques avant le nettoyage de l'avion, puis oublié.
De ce fait, la vitesse, l'altimètre et le variomètre indiquaient n'importe quoi.

[MickaNHR]

Bonjour,

Merci pour ta réponse

Effectivement, je me suis trompé, ce serait plutôt "plus la vitesse augmente, plus la pression dynamique augmente, et plus la pression statique diminue.".

Alors, oui, tu as raison pour les tubes de Pitot, celle latérale est statique mais l'autre est totale (dynamique + statique). Cependant, avec l'oral tel qu'il est, je tiens déjà environ 5min10s. Je ne sais absolument pas comment parvenir à expliquer vraiment tout le fonctionnement bien précisément tout en respectant le temps. C'est pour cela que j'avais simplifié en disant uniquement dynamique et non plus totale.

De plus, si l'avion reste à altitude constante, et que seule la prise de pression totale est partiellement bouchée, cela signifie alors que la vitesse de l'air (ici c'est bien celle de l'air non ? car c'est au sein même du tube qu'elle varie en présence des cristaux de glace. J'ai même vu que tu utilisais le mot vent pour ne pas que je confonde. Tu penses que je pourrais faire de même dans le restant de l'oral ? Par ailleurs, je suis tout à fait en accord avec ta phrase : "donc la vitesse relative de l'air par rapport à l'avion." mais comment le dire plus simplement ?) va augmenter. Par conséquent, la pression totale augmente, ce qui provoque une augmentation de la vitesse transmise aux pilotes ? Parce que dans le cas du vol AF447, est-ce que les tubes étaient entièrement bouchés ? Il me semble que dans un documentaire, on entendait le pilote affirmer que sa vitesse était anormalement élevée. Mais est-ce dû au fait que la prise totale était partiellement bouchée, ou bien que comme il cabrait l'avion et prenait ainsi de l'altitude, c'était la prise statique aussi qui était bouchée ?


En tout cas encore merci pour ta réponse très complète

[MickaNHR]

Voici la photo d'un livre. Celle-ci m'a aussi porté à confusion car ils parlent de prise de pression dynamique et non totale :

[A voir en vidéo sur Futura]

[MickaNHR]

Néanmoins, je ne comprends pas quelque chose. S'il s'agit d'une prise de pression totale, et l'autre statique, le manomètre permet de connaitre celle dynamique en faisant la différence des 2. Mais, je ne vois pas, comment, une fois qu'on a connaissance de la pression dynamique, on peut en déduire la vitesse. Parce que si j'établis la loi de Bernoulli entre le point A et le point B, à aucun moment la pression dynamique n'intervient si ? Enfin, si en faisant Pa - Pb. Mais cette expression dépend ensuite de la vitesse à l'infini, quelle est cette vitesse ? Celle que l'on recherche ? Car si c'est cela, j'ai compris, sinon non

[gts2]

S'il s'agit d'une prise de pression totale, et l'autre statique, le manomètre permet de connaitre celle dynamique en faisant la différence des 2.

La pression totale est , en faisant la différence avec P, on obtient la pression dynamique (ou cinétique) , d'où la vitesse à l'infini qui est la vitesse de l'air par rapport à l'avion.

[MickaNHR]

Oui, merci. Donc pour être certain, "la vitesse à l'infini qui est la vitesse de l'air par rapport à l'avion.", c'est bien la vitesse affichée aux pilotes ?

[MickaNHR]

Mais alors, si je comprends bien, ce passage est faux également "En considérant l’air comme un fluide parfait et incompressible, la loi de Bernoulli permet aux tubes de Pitot de déduire la vitesse de l’avion. A vrai dire, il s’agit même de l’effet Venturi, car nous considérons la prise statique et totale comme étant à la même altitude, si bien que l’expression de Bernoulli se simplifie. En arrangeant l’expression on peut alors en déduire la vitesse. C’est ce principe qu’utilisent les tubes de Pitot." La loi de Bernoulli n'intervient pas entre la prise statique et totale si ? Elle intervient seulement pour calculer la pression statique et celle totale. Les tubes de Pitot, en soit n'utilisent pas directement la loi de Bernoulli. C'est à notre niveau que nous le faisons pour mieux comprendre à quoi correspond la pression totale et statique, et aussi, grâce à des données pouvoir les calculer ?

[MickaNHR]

Voilà une version modifiée. Peut-être reste-il des erreurs mais normalement c'est plus correct :

"Imaginez que vous êtes à bord d’un avion qui vole à 10 000 mètres d’altitude. Vous admirez le paysage et vous vous sentez libre comme l’air. Mais savez-vous que la sécurité de votre vol dépend en partie de petits instruments appelés tubes de Pitot ? Ces sondes mesurent la vitesse de l’avion et sont essentielles pour le pilotage. Mais alors, comment fonctionnent les tubes de Pitot et en quoi leur dysfonctionnement peut affecter la sécurité des vols ? C’est la question que nous allons nous poser dans cet oral, en nous appuyant sur le cas du crash du vol Rio Paris de 2009, qui a été causé en partie par le givrage des tubes de Pitot. Pour comprendre ce qui s’est passé, nous allons d’abord étudier le principe de fonctionnement des tubes de Pitot, puis nous verrons pourquoi la glace est un problème majeur pour ces instruments.

D’après le cours sur la statique des fluides, on sait que la pression est une force sur une surface. L’air en mouvement induit une pression. Par exemple, la sensation est différente si on passe la main par la fenêtre de sa chambre dans un air calme ou par la fenêtre de sa voiture, paume en avant, sur l’autoroute à 130 km/h. Dans le second cas, la main est soumise à une force plus importante due à la différence de pression entre l’avant et l’arrière de la main. Les tubes de Pitot, se servent de cette différence de pression pour calculer la vitesse de l’avion.

Une première prise de pression, dite statique, permet de connaitre la pression atmosphérique environnant l’avion. On parle de pression statique de l’air alors qu’il ait en mouvement. Cela veut seulement dire que la mesure s’effectue sans que l’air en mouvement « ne frappe » l’entrée du capteur de pression.
Une autre prise de pression, dite totale, permet de mesurer la pression statique et la pression dynamique. La pression varie en fonction de la vitesse de l’air. Elle est une conséquence de la vitesse de déplacement de l'air. Plus la vitesse de l'air est élevée, plus la pression dynamique l’est aussi.

En considérant l’air comme un fluide parfait et incompressible, la loi de Bernoulli nous permet de connaitre la pression statique et totale. A vrai dire, il s’agit même de l’effet Venturi, car nous considérons le dénivelé comme étant nul. En retranchant à la pression totale, la pression statique, on obtient la pression dynamique. Cette pression dynamique, nous permet ensuite de connaitre la vitesse de l’avion.
Prenons un exemple simplifié. Je choisis volontairement des valeurs plus faciles à comprendre. Supposons que la prise de pression statique indique une pression de 250 Pa et que la prise de pression totale indique une pression de 400 Pa. Ainsi, avec cette différence de pression de 150 Pa, nous pouvons estimer une vitesse de 100 km/h.

Pourquoi la glace est-elle un problème pour les tubes de Pitot ? Comme c’était le cas avec le vol Rio Paris de 2009, l’avion traverse parfois des zones orageuses ce qui fait que des cristaux de glaces se forment au sein même de la sonde, provocant alors une erreur dans les indications de vitesse transmises aux pilotes. Plusieurs cas peuvent se présenter, mais nous allons nous intéresser à celui où seule la prise totale, celle qui varie en fonction de la vitesse de l’air, est partiellement obstruée. On comprend alors immédiatement qu’en présence de cristaux de glace, l’air ne s’écoule plus normalement. Sa vitesse augmente ce qui a pour conséquence directe de d’augmenter la pression mesurée. C’est comme lorsque l’on pince le bout d’un tuyau, l’eau va sortir beaucoup plus rapidement.
Ainsi, alors que la prise de pression statique, demeure, elle, à 250 Pa, on peut supposer que celle totale passe de 410 Pa à 800 Pa. Alors que l’avion continue de voler à 100km/h, la vitesse affichée est, elle, de 170 km/h. C’est ce qui s’est passé selon le BEA pour le vol Rio Paris. Le gel des 3 tubes de Pitot de l’Airbus a causé la perte des informations de vitesse, la désactivation du pilote automatique.

En conclusion, nous avons vu comment les tubes de Pitot permettent de mesurer la vitesse des avions et d’assurer leur sécurité. L’aviation est un domaine qui nous fait rêver, mais aussi qui nous engage à être responsables. Comme le disait St Exupéry : « Avec l’avion, nous avons pris la ligne droite ». Mais il faut aussi savoir garder le cap.

Je vous remercie pour votre attention. "

[trebor]

Bonjour à tous,
Lorsque l'avion a un vent de face de 200 km/h, la vitesse de l'avion est lue au TDB de par exemple 900 km/h alors que réellement sa vitesse est de 900-200 = 700 km/h.
Des sondes de Pitot sur une voiture (il n'y en a pas) la vitesse indiquée au TDB serait nettement inférieure à la vitesse réelle avec un vent de face.

[FC05]

Très rapidement,

- pour le Pitot, en A la vitesse est nulle donc la pression est plus grande.
- ces histoires de pressions dynamiques, statiques ... c'est toujours la m...., à éviter si possible.
- Venturi ce n'est pas Pitot.

[MickaNHR]

Donc dans l'oral je dois éviter de parler de pression dynamique, statique, etc. ? Comment faire alors ?
J'avoue être totalement perdu...

[gts2]

Vous pouvez en parler, si cela vous permet des raccourcis, mais il faut donner leur définition, vous partez de Bernoulli et vous dites j'appellerai pression dynamique xxx totale yyy ...

[MickaNHR]

Mais alors, la version que j'ai envoyée juste au dessus ne convient pas ?

[antek]

"Imaginez que vous êtes à bord d’un avion qui vole à . . .. . .
L’aviation est un domaine qui nous fait rêver, mais aussi qui nous engage à être responsables.

Comme le disait St Exupéry : « Avec l’avion, nous avons pris la ligne droite ».

Juste sur la forme : est-il utile de prendre le lecteur à partie ? D'exposer son point de vue ?

Attention tout de même, l'avion à de nombreux obstacles sur sa ligne droite, dont la terre elle-même !

[MickaNHR]

C'est l'auditeur mais je suppose que ton idée resterait la même. Je trouvais ça peut-être plus captivant

[gts2]

Mais alors, la version que j'ai envoyée juste au dessus ne convient pas ?

Dans votre version, vous parlez de pression dynamique sans la définir, je proposez simplement qu'avant d'utiliser un terme, on le définisse.

[MickaNHR]

Très bien, je vais le définir alors. Merci beaucoup

[MickaNHR]

Mais sinon je peux partir sur ce texte ou alors vous pensez que ça ne passera pas ? L'objectif est quand même d'avoir une super note

[Gwinver]

Bonjour.

En retranchant à la pression totale, la pression statique, on obtient la pression dynamique. Cette pression dynamique, nous permet ensuite de connaitre la vitesse de l’avion.

Attention, il s'agit de la vitesse de l'avion par rapport à l'air, et non pas de la vitesse absolue.
Le comportement de l'avion est régit sa vitesse par rapport à l'air. Il doit en particulier évoluer dans une fourchette de vitesse relative assez réduite pour rester contrôlable.

C’est la question que nous allons nous poser dans cet oral, en nous appuyant sur le cas du crash du vol Rio Paris de 2009, qui a été causé en partie par le givrage des tubes de Pitot.

Il vaut mieux éviter trop de polémique car, il y a procès et beaucoup de rapports d'experts. Le givrage des tubes est l'une des causes envisagées. Mais, les tubes sont normalement équipés de système de dégivrage, et il y en a plusieurs.

[MickaNHR]

Bonjour,
D'accord j'ai saisi ta première remarque.
Je vais essayer de tourner la phrase autrement pour ne pas qu'elle soit polémique
Le restant te semble bien ensuite ?

[Gwinver]

Globalement bien.

Peut-être préciser :

L’aviation est un domaine qui nous fait rêver, mais aussi qui nous engage à être responsables

L'aviation est un domaine dans lequel les conséquences des pannes et défauts de fonctionnement sont bien plus lourds de conséquences que pour d'autres moyens de transport.

[MickaNHR]

Effectivement ça me semble mieux car comme le disait antek, ça ne fait pas forcément rêver tout le monde.

En espérant avoir une très bonne note

[f6exb]

Tu l'auras.

[antek]

C'est une bonne idée, la méthode Pygmalion -> https://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_Pygmalion

[Gwinver]

Bonne chance.

A retenir pour un oral :

parler posément à un rythme normal sans accélérer
s'adresser aux examinateurs en les regardant (quand même pas fixer)
parler assez fort sans baisser le niveau en fin de séance
prendre le temps de réfléchir un peu pour les réponse aux questions sans se précipiter

Si possible, une petite répétition devant un public (famille, ami, etc. ...)

[Nicophil]

Bonjour Gwinver,

Il vaut mieux éviter trop de polémique
Le givrage des tubes est l'une des causes envisagées. Mais, les tubes sont normalement équipés de système de dégivrage, et il y en a plusieurs.

Certains proposent une autre cause ?

[MickaNHR]

Merci beaucoup Gwinver
Pour moi le plus compliqué c'est que ça fait trop appris mon oral, et donc pas assez naturel. Je me suis entrainé devant des amis, et ma famille, et c'est la remarque qui sort le plus.

[Gwinver]

Bonsoir.

C'est une autre difficulté souvent liée au fait que le langage écrit ne ressemble pas tout à fait au langage oral; on ne parle pas comme on cause.
Il ne faut donc pas hésiter à s'écarter un peu de l'écrit au sens mot à mot, mais rester sur la trame du texte.