INSTRUMENTS   DE   VOL

CIRCUITS ANÉMOMÉTRIQUES



- Prise statique

- Prise totale/Tube de Pitot

- Circuit anémométrique

Rappel des différentes pression

Pression statique

La pression statique, dans un fluide (eau, air...) en mouvement, est la pression que mesure un capteur qui se déplace à la même vitesse que le fluide. Autrement dit, la pression statique est la pression du fluide à l'arrêt. Définition wikipédia.
Donc la pression ambiante du lieu ou se trouve l'avion.

Pression dynamique

La pression dynamique, notée q, représente la pression exercée par ou sur un fluide en mouvement. Elle ne dépend donc pas de la surface mais uniquement de la vitesse et de la masse volumique du fluide.
`Pd =\frac{1}{2}ρV^2`   avec :
`q` = pression dynamique du fluide en ` Pa `
`ρ` (rho) = masse volumique du fluide en Kg/m3
`V` = vitesse de déplacement relative au fluide en m/s
De manière plus générale, en mécanique des fluides, la pression dynamique s'ajoute à la pression statique et de la densité volumique d'énergie potentielle de gravité pour donner la pression totale. Définition wikipédia.

Pression totale

La pression totale dans un fluide (eau, air, etc.) est la somme de la pression statique et de la pression dynamique.
`Pt = Pd + Ps` = constante  soit   `Pd = Pt - Ps = \frac{1}{2}ρV^2 + Ps` = constante
Le tube de Pitot mesure la pression totale. Définition wikipédia.

Prise statique intégrée au tube de pitot

Deux orifices :
- un pour la pression totale ` Pt`
- un pour la pression statique ` Ps`

Anem Tube Pitot

Comme l'antenne totale (voir ci-dessous) le tube de pitot statique peut comporter une résistance de réchauffage pour la protection contre le givrage.
La différence de   `Pt - Ps = q`     pression dynamique   ` = VV ` vitesse   vraie .
La vitesse vraie est la vitesse de l'aéronef par rapport à la masse d'air dans lequel il évolue, c'est pour cette raison que la ` VV` est également appelée vitesse air.

En vol dans ce type de prise combinée pitot/statique, la pression statique détectée sera légèrement inférieure à celle de l'avion à l'arrêt, en raison de la succion. Plus la vitesse augmente, en raison de la turbulence de l'air autour du tube plus cette erreur sera importante. Aux grands-angles d'attaque (qui sont généralement associés à des vitesses plus faibles), le tube fait un angle par rapport au flux d'air (vent relatif), de sorte que l'erreur appelée erreur de position est généralement plus importante. Cette erreur de position dépend principalement du positionnement du tube de pression, de la vitesse et de l'assiette de l'avion. C'est pour cette raison que les prises statiques ont été séparées des tubes pitot.

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Prise statique

La source statique, qu'il s'agisse d'un simple trou ou d'une sonde combinée, doit avoir son ouverture à angle droit par rapport au flux d'air, de sorte que seule la pression statique soit détectée, sans aucune composante de pression dynamique. La difficulté est donc de trouver un endroit idéal pour positionner les prises statiques afin de réduire les erreurs de position. Elles sont montées généralement de chaque côté du fuselage et sont positionnées différemment suivant les avions sur lesquels elles se trouvent.
Sur les avions de transport par exemple elles sont encastrées dans le revêtement du fuselage à l'avant au niveau du poste de pilotage, de forme circulaire elles sont percées de plusieurs trous d'environ 2 mm de diamètre.
Sur les avions légers elles sont généralement placées à l'arrière du fuselage, entre le bord de fuite de l'aile et l'empennage et ne sont percées que d'un seul trou au centre d'environ 6 mm de diamètre. Sauf sur les Cessna ou elles se trouvent à l'avant devant la porte de la cabine.

Circuit Prises Statique

Prise statique d'un Cessna 172

Anem Prise Statique Cessna

Prise statique d'un Airbus située à l'avant du fuselage.

Anem Prise Statique Airbus

Lorsque le vol est dissymétrique (dérapage ou glissade) la valeur de ` Ps ` est profondément modifiée. Pour remédier à ce problème on dispose symétriquement de chaque côté du fuselage les prises statiques. La ` Ps ` arrivant aux instruments correspond alors à la moyenne des deux ` Ps ` captées de chaque côté du fuselage, permettant ainsi de minimiser l'erreur.

Les instruments de gauche (pilote) et de droite (copilote) sont alimentés par deux circuits séparés ayant chacun leur propre prise statique et totale (Pitot). Un circuit statique de secours peut alimenter l'un ou l'autre circuit voire les deux.

Circuit Static Fokker

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Prise totale ou Tube de Pitot

L'antenne totale est associée à une prise statique sur le fuselage. Elle comporte généralement une résistance de réchauffage contre le givrage.

Anem PriseRechauffage

Tube Pitot du Fokker 100 bleui par le réchauffage, à ne pas toucher au sol  !

Anem Pitot Fokker 100

Ces antennes sont placées parallèlement aux lignes de courant dans un écoulement permanent uniforme où l'incidence locale varie peu. Elles sont éloignées de plusieurs centimètres du revêtement de l'aile ou du fuselage afin d'éviter les couches limites et ne sont jamais positionnées dans le sillage des hélices ou des moteurs. Sur un avion monomoteur le tube de Pitot est généralement placé sous l'aile.
Ci-dessous prise Pitot du Cessna 172

Anem Prise totale Cessna

Pour les avions de transport les tubes de Pitot sont placés sur le côté du fuselage à l'avant.
Ci-dessous les tubes de Pitot du Falcon 50

Circuit Pitot Falcon

Ci-dessous les prises statiques et totales avec leur cache d'un ATR 42, situées hors champ des hélices.

Circuit Static Totale ATR

Sur certains avions les sondes multi-fonction MFD (multi function probe) regroupent les tubes de Pitot, les sondes de température et les sondes d'incidence AOA comme ci-dessous sur A380

Circuit Pitot A380

Voici les différentes sondes sur l'Airbus A350

Circuit  sondes A350

- 1 - prise de pression statique de secours SBSP (stand by static port) reliée à l'IESI ;
- 2 - prise de pression totale de secours SBP (stand by pitot ) reliée également à l'IESI ;
- 3 - MFD (multi function probe) elle comporte : un tube de pitot, une sonde TAT (total air temperature) et une sonde d'incidence AOA ;
- 4 - sonde d'incidence AOA en standby en cas de gel du MFD ;
- 5 - détecteur de glace Ice detector ;
- 6 - prise de pression statique de secours SBSP (stand by static port)
- 7 - MFD (multi function probe) ;
- 8 - MFD (multi function probe) ;
- 9 - détecteur de glace Ice detector ;
- 10 - 3 sondes de lacets SSA (side slip angle).

Circuit anémométrique pour avions monomoteur

Ce type de circuit est monté sur les avions volant en VMC (vol à vue).

Circuit anemometrique avion leger
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Circuit anémométrique pour avions monomoteur et bimoteur

Ce type de circuit est obligatoire pour les avions volant en IMC et pouvant rencontrer des conditions givrantes. Il comporte obligatoirement un dégivrage du tube de Pitot et une prise statique de secours au cas où la prise statique ou les évents seraient bloqués. Cette prise statique peut se trouver à l'extérieur de l'avion ou à l'intérieur de la cabine si celle-ci n'est pas pressurisée. Dans ce cas, la pression de secours est légèrement inférieure à la ` Ps ` réelle. Les instruments utilisant la pression statique sont calibrés pour tenir compte de l'erreur de pression (position) à leur alimentation normale, de sorte que, lorsque des systèmes de pression alternatifs (de secours) sont utilisés, les valeurs de correction pour les instruments concernés peuvent être trouvées dans le manuel d'exploitation de l'avion.

Circui tAnem Bimoteur

Schéma d'un circuit anémométrique d'un avion de transport

Les systèmes Pitot ne sont généralement pas couplés entre eux. La source pitot gauche va vers les instruments gauches et la source pitot droite va vers les instruments droits. En revanche, les systèmes statiques sont presque toujours couplés entre eux. Les systèmes statiques de gauche et de droite ont tous deux leur propre évent statique de chaque côté du fuselage. Chaque système statique reçoit une entrée de ses propres évents statiques gauche et droit et la pression statique mixte de ce système passe aux instruments statiques. Les gros avions disposent de prises statiques de secours. La transmission des sondes aux instruments prend généralement la forme de canalisations dans les systèmes élémentaires et anciens, mais dans les avions modernes, elle est généralement assurée par des fils électriques.

Circuit Anem Transport

Les systèmes modernes ont souvent des capteurs de pression électroniques au niveau du pitot et des sources statiques avec correction d'erreur intégrée. La mesure est analogique, mais les unités d'interface analogique/numérique la convertissent en forme numérique pour une utilisation ultérieure.

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