Avion : Altimètre
L'altimètre est un instrument qui mesure la hauteur d'un aéronef au-dessus d'un niveau de pression donné. Les niveaux de pression sont discutés plus loin en détail. Étant donné que l'altimètre est le seul instrument capable d'indiquer l'altitude, c'est l'un des instruments les plus vitaux installés dans l'avion. Pour utiliser efficacement l'altimètre, le pilote doit comprendre le fonctionnement de l'instrument, ainsi que les erreurs associées à l'altimètre et comment chacune affecte l'indication.
Un empilement de plaquettes anéroïdes scellées constitue le composant principal de l'altimètre. Une plaquette anéroïde est une plaquette scellée qui est évacuée à une pression interne de 29,92 pouces de mercure ("Hg). Ces plaquettes sont libres de se dilater et de se contracter avec les changements de pression statique. Une pression statique plus élevée appuie sur les plaquettes et provoque Une pression statique plus faible (inférieure à 29,92 "Hg) permet aux tranches de se dilater. Une liaison mécanique relie le mouvement des plaquettes aux aiguilles de la face indicatrice, ce qui traduit une compression des plaquettes en une diminution d'altitude et traduit une dilatation des plaquettes en une augmentation d'altitude.
Remarquez comment la pression statique est introduite à l'arrière du boîtier scellé de l'altimètre. La chambre extérieure de l'altimètre est scellée, ce qui permet à la pression statique d'entourer les plaquettes anéroïdes. Si la pression statique est supérieure à la pression dans les tranches anéroïdes (29,92 "Hg), alors les tranches sont comprimées jusqu'à ce que la pression à l'intérieur des tranches soit égale à la pression statique environnante. Inversement, si la pression statique est inférieure à la pression à l'intérieur des plaquettes, les plaquettes peuvent se dilater ce qui augmente le volume.L'expansion et la contraction des plaquettes déplacent la liaison mécanique qui entraîne les aiguilles sur la face de l'altimètre.
Principe d'opération
L'altimètre barométrique est un baromètre anéroïde qui mesure la pression de l'atmosphère au niveau où se trouve l'altimètre et présente une indication d'altitude en pieds. L'altimètre utilise la pression statique comme source de fonctionnement. L'air est plus dense au niveau de la mer qu'en altitude - à mesure que l'altitude augmente, la pression atmosphérique diminue. Cette différence de pression à différents niveaux fait que l'altimètre indique les changements d'altitude.
La présentation de l'altitude varie considérablement entre les différents types d'altimètres. Certains ont un pointeur tandis que d'autres en ont deux ou plus. Seul le type multipointeur est traité dans ce manuel. Le cadran d'un altimètre typique est gradué avec des chiffres disposés dans le sens des aiguilles d'une montre de zéro à neuf. Le mouvement de l'élément anéroïde est transmis par des engrenages aux trois aiguilles qui indiquent l'altitude. Dans la figure, la longue et fine aiguille avec le triangle inversé à la fin indique des dizaines de milliers de pieds ; l'aiguille courte et large indique des milliers de pieds ; et la longue aiguille en haut indique des centaines de pieds.
l'altitude indiquée fait référence à l'altitude lue de l'altitude qui n'est pas corrigée, après que le réglage de la pression barométrique a été composé dans la fenêtre Kollsman. Les types d'altitudes supplémentaires sont expliqués plus en détail ultérieurement.
Effet de la pression et de la température non standard
Il est facile de maintenir une hauteur constante au-dessus du sol si la pression barométrique et la température restent constantes, mais c'est rarement le cas. La pression et la température peuvent changer entre le décollage et l'atterrissage, même sur un vol local. Si ces changements ne sont pas pris en considération, le vol devient dangereux.
Si les altimètres ne pouvaient pas être réglés pour une pression non standard, une situation dangereuse pourrait se produire. Par exemple, si un avion vole d'une zone de haute pression à une zone de basse pression sans régler l'altimètre, une altitude constante sera affichée, mais la hauteur réelle de l'avion au-dessus du sol serait inférieure à l'altitude indiquée. Il y a un vieil axiome de l'aviation : « ALLER D'UN HAUT À UN BAS, REGARDEZ EN DESSOUS. A l'inverse, si un aéronef est piloté d'une zone dépressionnaire vers une zone anticyclonique sans réglage de l'altimètre, l'altitude réelle de l'aéronef est supérieure à l'altitude indiquée. Une fois en vol, il est important d'obtenir fréquemment les réglages altimétriques actuels en route pour assurer le dégagement du terrain et des obstacles.
De nombreux altimètres n'ont pas de moyen précis d'être ajustés pour des pressions barométriques supérieures à 31,00 "Hg. Lorsque l'altimètre ne peut pas être réglé sur le réglage de pression le plus élevé, l'altitude réelle de l'avion est supérieure à celle indiquée par l'altimètre. Lorsque des conditions de basse pression barométrique se produisent (en dessous de 28h00), les opérations de vol par des aéronefs incapables de régler le calage altimétrique réel ne sont pas recommandées.
Les ajustements pour compenser une pression non standard ne compensent pas une température non standard. Étant donné que l'air froid est plus dense que l'air chaud, lorsque vous travaillez à des températures plus froides que la norme, l'altitude est inférieure à l'indication de l'altimètre. C'est l'ampleur de cette « différence » qui détermine l'ampleur de l'erreur. C'est la différence due aux températures plus froides qui préoccupe le pilote. Lorsque vous volez dans une masse d'air plus froide tout en maintenant une altitude indiquée constante, l'altitude vraie est inférieure. Si le terrain ou le franchissement d'obstacles est un facteur dans le choix d'une altitude de croisière, en particulier en terrain montagneux, n'oubliez pas d'anticiper qu'une température plus froide que la normale place l'avion plus bas que l'altimètre l'indique. Par conséquent, une altitude indiquée plus élevée peut être nécessaire pour fournir un dégagement adéquat du relief. Une variante de l'aide-mémoire utilisé pour la pression peut être utilisée : "DU CHAUD AU FROID, REGARDEZ EN DESSOUS." Lorsque l'air est plus chaud que la norme, l'avion est plus haut que l'indique l'altimètre. Les corrections d'altitude pour la température peuvent être calculées sur l'ordinateur de navigation.
Les températures extrêmement froides affectent également les indications de l'altimètre. La figure, dérivée des formules de l'OACI, indique le degré d'erreur qui peut exister lorsque la température est extrêmement froide.
Réglage de l'altimètre
La plupart des altimètres sont équipés d'une fenêtre de réglage de la pression barométrique (ou fenêtre de Kollsman) permettant de régler l'altimètre. Un bouton est situé au bas de l'instrument pour ce réglage.
Pour ajuster l'altimètre à la variation de la pression atmosphérique, l'échelle de pression dans la fenêtre de calage altimétrique, calibrée en pouces de mercure ("Hg) et/ou millibars (mb), est ajustée pour correspondre au calage altimétrique donné. Le calage altimétrique est défini comme la pression de la station est réduite au niveau de la mer, mais un calage altimétrique n'est précis qu'à proximité de la station de compte rendu. Par conséquent, l'altimètre doit être ajusté au fur et à mesure que le vol progresse d'une station à la suivante. Le contrôle de la circulation aérienne (ATC) avisera lorsqu'il sera mis à jour Si un pilote n'utilise pas l'assistance ATC, les réglages altimétriques locaux peuvent être obtenus en surveillant les émissions du système d'observation météorologique automatique/système automatisé d'observation de surface (AWOS/ASOS) ou du service automatique d'information terminal (ATIS).
De nombreux pilotes s'attendent à ce que le calage altimétrique actuel compense les irrégularités de la pression atmosphérique à toutes les altitudes, mais ce n'est pas toujours vrai. Le calage altimétrique diffusé par les stations au sol est la pression de la station corrigée au niveau moyen de la mer. Il ne tient pas compte des irrégularités à des niveaux plus élevés, en particulier l'effet de la température non standard. Si chaque pilote dans une zone donnée utilise le même calage altimétrique, chaque altimètre devrait être également affecté par les erreurs de variation de température et de pression, permettant de maintenir la séparation verticale souhaitée entre les aéronefs. Cela ne garantit cependant pas une séparation verticale. Il est toujours impératif de maintenir un balayage visuel régimenté pour le trafic aérien intrus.
Lorsque vous survolez un terrain montagneux élevé, certaines conditions atmosphériques font que l'altimètre indique une altitude de 1 000 pieds ou plus supérieure à l'altitude réelle. Pour cette raison, une marge d'altitude généreuse doit être autorisée, non seulement pour une éventuelle erreur d'altimètre, mais aussi pour d'éventuels courants descendants qui pourraient être associés à des vents violents.
Pour illustrer l'utilisation du système de calage altimétrique, suivez un vol de Dallas Love Field, Texas, à l'aéroport municipal d'Abilene, Texas, via Mineral Wells. Avant de décoller de Love Field, le pilote reçoit un calage altimétrique actuel de 29,85 "Hg de la tour de contrôle ou de l'ATIS et règle cette valeur dans la fenêtre de calage altimétrique. L'indication altimétrique doit ensuite être comparée à l'altitude connue de l'aéroport de 487 pieds. Étant donné que la plupart des altimètres ne sont pas parfaitement calibrés, une erreur peut exister.
Au-dessus de Mineral Wells, supposons que le pilote reçoive un calage altimétrique actuel de 29,94 "Hg et le règle dans la fenêtre de l'altimètre. Avant d'entrer dans le circuit de circulation à l'aéroport municipal d'Abilene, un nouveau calage altimétrique de 29,69 "Hg est reçu de la tour de contrôle d'Abilene et réglé dans la fenêtre de réglage de l'altimètre. Si le pilote souhaite suivre le circuit à environ 800 pieds au-dessus du terrain et que l'élévation du champ d'Abilene est de 1 791 pieds, une altitude indiquée de 2 600 pieds doit être maintenue (1 791 pieds + 800 pieds = 2 591 pieds, arrondi à 2 600 pieds ).
L'importance d'un réglage correct de l'altimètre ne saurait être surestimée. Supposons que le pilote n'a pas réglé l'altimètre à Abilene sur le réglage actuel et a continué à utiliser le réglage de Mineral Wells de 29,94 "Hg. Lorsqu'il est entré dans le circuit d'Abilene à une altitude indiquée de 2 600 pieds, l'avion serait à environ 250 pieds sous le bon À l'atterrissage, l'altimètre indiquait environ 250 pieds de plus que l'altitude du terrain.
Calage altimétrique de Mineral Wells 29,94
Calage altimétrique Abilene 29,69
Différence 0,25
(Puisque 1 pouce de pression équivaut à environ 1 000 pieds d'altitude, 0,25 × 1 000 pieds = 250 pieds.)
Lorsque vous déterminez s'il faut ajouter ou soustraire la quantité d'erreur d'altimètre, rappelez-vous que lorsque la pression réelle est inférieure à celle définie dans la fenêtre de l'altimètre, l'altitude réelle de l'avion est inférieure à celle indiquée sur l'altimètre.
Ce qui suit est une autre méthode de calcul de l'écart d'altitude. Commencez par soustraire le calage altimétrique actuel de 29,94 "Hg. Rappelez-vous toujours de placer le calage d'origine comme chiffre supérieur. Ensuite, soustrayez le calage altimétrique actuel.
Calage altimétrique de Mineral Wells 29,94
Calage altimétrique Abilene 29,69
29,94 – 29,69 = Différence 0,25
(Puisque 1 pouce de pression équivaut à environ 1 000 pieds d'altitude, 0,25 × 1 000 pieds = 250 pieds.) Soustrayez toujours le nombre de l'altitude indiquée.
2 600 – 250 = 2 350
Maintenant, essayez un réglage de pression plus faible. Réglez du calage altimétrique 29,94 à 30,56 "Hg.
Calage altimétrique de Mineral Wells 29,94
Calage altimétrique 30.56
29,94 – 30,56 = Différence –0,62
(Puisque 1 pouce de pression équivaut à environ 1 000 pieds d'altitude, 0,62 × 1 000 pieds = 620 pieds.) Soustrayez toujours le nombre de l'altitude indiquée.
2 600 – (–620) = 3 220
Le pilote sera à 620 pieds de haut.
Remarquez que la différence est un nombre négatif. À partir de l'altitude actuelle indiquée de 2 600 pieds, soustraire un nombre négatif revient à additionner les deux nombres. En utilisant cette méthode, un pilote comprendra mieux l'importance d'utiliser le calage altimétrique actuel (un mauvais calcul de l'endroit et de la direction d'une erreur peut affecter la sécurité ; si l'altitude est inférieure à l'altitude indiquée, un aéronef pourrait être en danger d'entrer en collision avec un obstacle).
Fonctionnement de l'altimètre
Il existe deux moyens par lesquels les pointeurs de l'altimètre peuvent être déplacés. Le premier est un changement de pression atmosphérique, tandis que l'autre est un ajustement de l'échelle barométrique. Lorsque l'avion monte ou descend, le changement de pression dans le boîtier de l'altimètre dilate ou contracte le baromètre anéroïde. Ce mouvement est transmis par liaison mécanique pour faire tourner les pointeurs.
Une diminution de la pression amène l'altimètre à indiquer une augmentation de l'altitude, et une augmentation de la pression amène l'altimètre à indiquer une diminution de l'altitude. En conséquence, si l'avion est assis au sol avec un niveau de pression de 29,98 "Hg et que le niveau de pression passe à 29,68 "Hg, l'altimètre indiquerait une augmentation d'environ 300 pieds d'altitude. Ce changement de pression est le plus visible lorsque l'avion est stationné pendant la nuit. Lorsque la pression chute, l'altimètre interprète cela comme une montée. L'altimètre indique une altitude au-dessus de l'élévation réelle du champ. Si le réglage de la pression barométrique est réinitialisé au réglage altimétrique actuel de 29,68 "Hg, l'élévation du champ est à nouveau indiquée sur l'altimètre.
Ce changement de pression n'est pas aussi facilement perceptible en vol puisque les avions volent à des altitudes spécifiques. L'avion diminue régulièrement l'altitude vraie tandis que l'altimètre est maintenu constant grâce à l'action du pilote, comme indiqué dans la section précédente.
Connaître l'altitude de l'avion est d'une importance vitale pour un pilote. Le pilote doit s'assurer que l'avion vole suffisamment haut pour franchir le relief ou l'obstacle le plus élevé le long de la route prévue. Il est particulièrement important d'avoir des informations précises sur l'altitude lorsque la visibilité est restreinte. Pour franchir les obstacles, le pilote doit constamment être conscient de l'altitude de l'avion et de l'élévation du terrain environnant. Pour réduire la possibilité d'une collision en vol, il est essentiel de maintenir l'altitude conformément aux règles de la circulation aérienne.
Types d'altitude
L'altitude en elle-même n'est un terme pertinent que lorsqu'il est spécifiquement indiqué à quel type d'altitude un pilote se réfère. Normalement, lorsque le terme "altitude" est utilisé, il fait référence à l'altitude au-dessus du niveau de la mer puisque c'est l'altitude qui est utilisée pour représenter les obstacles et l'espace aérien, ainsi que pour séparer le trafic aérien.
L'altitude est la distance verticale au-dessus d'un point ou d'un niveau utilisé comme référence. Il existe autant d'altitudes qu'il existe de niveaux de référence à partir desquels l'altitude est mesurée, et chacune peut être utilisée pour des raisons spécifiques. Les pilotes sont principalement concernés par cinq types d'altitudes :
1. Altitude indiquée— lue directement à partir de l'altimètre (non corrigé) lorsqu'il est réglé sur le calage altimétrique actuel.
2. L'altitude vraie — la distance verticale de l'avion au-dessus du niveau de la mer — l'altitude réelle. Il est souvent exprimé en pieds au-dessus du niveau moyen de la mer (MSL). Les élévations d'aéroport, de terrain et d'obstacles sur les cartes aéronautiques sont des altitudes réelles.
3. Altitude absolue — la distance verticale d'un aéronef au-dessus du terrain ou au-dessus du niveau du sol (AGL).
4. Altitude pression— l'altitude indiquée lorsque la fenêtre de réglage de l'altimètre (échelle barométrique) est ajustée à 29,92 "Hg. Il s'agit de l'altitude au-dessus du plan de référence standard, qui est un plan théorique où la pression atmosphérique (corrigée à 15 °C) est égale à 29,92 "Hg. L'altitude-pression est utilisée pour calculer l'altitude-densité, l'altitude vraie, la vitesse vraie (TAS) et d'autres données de performance.
5. Altitude densité — altitude pression corrigée des variations par rapport à la température standard. Lorsque les conditions sont standard, l'altitude pression et l'altitude densité sont les mêmes. Si la température est supérieure à la norme, l'altitude-densité est supérieure à l'altitude-pression. Si la température est inférieure à la norme, l'altitude-densité est inférieure à l'altitude-pression. C'est une altitude importante car elle est directement liée aux performances de l'avion.
Un pilote doit comprendre comment les performances de l'avion sont directement liées à la densité de l'air. La densité de l'air affecte la puissance produite par un moteur à aspiration naturelle, ainsi que l'efficacité des profils aérodynamiques. S'il y a moins de molécules d'air (pression plus faible) à accélérer à travers l'hélice, l'accélération à la vitesse de rotation est plus longue et produit ainsi un roulement au décollage plus long, ce qui se traduit par une diminution des performances.
À titre d'exemple, considérons un aéroport avec une élévation de terrain de 5 048 pieds MSL où la température standard est de 5 °C. Dans ces conditions, l'altitude-pression et l'altitude-densité sont les mêmes - 5 048 pieds. Si la température passe à 30 ° C, l'altitude-densité augmente à 7 855 pieds. Cela signifie qu'un avion fonctionnerait au décollage comme si l'élévation du terrain était de 7 855 pieds à température standard. À l'inverse, une température de –25 °C se traduirait par une altitude-densité de 1 232 pieds. Un avion serait beaucoup plus performant dans ces conditions.
Vérification des instruments
Avant chaque vol, un pilote doit examiner l'altimètre pour des indications correctes afin de vérifier sa validité. Pour déterminer l'état d'un altimètre, réglez l'échelle barométrique sur le calage altimétrique actuel signalé transmis par la tour de contrôle du trafic de l'aéroport local, la station d'information de vol (FSS) ou toute autre source fiable, telle que ATIS, AWOS ou ASOS. Les pointeurs de l'altimètre doivent indiquer l'altitude relevée de l'aéroport. Si l'indication est éteinte à plus de 75 pieds de l'élévation du champ relevé, l'instrument doit être renvoyé à une station de réparation d'instruments certifiée pour un réétalonnage.
