Indicateurs de vitesse
L'anémomètre est un autre instrument de vol principal qui est également un manomètre différentiel. La pression d'air dynamique du tube de Pitot de l'avion est dirigée dans un diaphragme dans un boîtier d'instrument de vitesse anémométrique analogique. La pression d'air statique provenant du ou des évents statiques de l'avion est dirigée dans le boîtier entourant le diaphragme. Lorsque la vitesse de l'avion varie, la pression de l'air dynamique varie, dilatant ou contractant le diaphragme. La liaison attachée au diaphragme provoque le déplacement d'un pointeur sur la face de l'instrument, qui est calibré en nœuds ou en miles par heure (mph).
La relation entre la pression d'air dynamique et la pression d'air statique produit l'indication connue sous le nom de vitesse indiquée. Comme pour l'altimètre, d'autres facteurs doivent être pris en compte lors de la mesure de la vitesse tout au long des phases de vol. Ceux-ci peuvent entraîner des lectures ou des indications inexactes qui ne sont pas utiles au pilote dans une situation particulière. Dans les anémomètres analogiques, les facteurs sont souvent compensés par des mécanismes ingénieux à l'intérieur du boîtier et sur le cadran de l'instrument. Les instruments de vol numériques peuvent avoir des calculs effectués dans l'ADC afin que l'indication précise souhaitée soit affichée.
Bien que la relation entre la pression d'air dynamique et la pression d'air statique soit à la base de la plupart des indications de vitesse, elle peut être plus précise. La vitesse anémométrique calibrée prend en compte les erreurs dues à l'erreur de position des capteurs statiques de Pitot. Il corrige également la nature non linéaire du différentiel de pression statique de Pitot lorsqu'il est affiché sur une échelle linéaire. Les anémomètres analogiques sont livrés avec un tableau de correction qui permet de croiser la vitesse indiquée avec la vitesse calibrée pour diverses conditions de vol. Ces différences sont généralement très faibles et souvent ignorées. Les instruments numériques ont ces corrections effectuées dans l'ADC.
Plus important encore, la vitesse indiquée ne tient pas compte des différences de température et de pression atmosphérique nécessaires pour indiquer la vitesse vraie. Ces facteurs affectent grandement l'indication de la vitesse anémométrique. La vitesse vraie est donc la même que la vitesse indiquée lorsque les conditions de jour standard existent. Mais lorsque la température ou la pression atmosphérique varie, la relation entre la pression de l'air dynamique et la pression statique change. Les anémomètres analogiques comprennent souvent des dispositifs de compensation de température bimétalliques qui peuvent modifier le mouvement de liaison entre le diaphragme et le mouvement du pointeur. Il peut également y avoir un anéroïde à l'intérieur du boîtier de l'anémomètre qui peut compenser les pressions non standard. Alternativement, de véritables indicateurs de vitesse existent qui permettent au pilote de régler manuellement les variables de température et de pression avec des boutons externes sur le cadran de l'instrument.
Les systèmes d'instruments de vol numériques effectuent tous les calculs de la vitesse vraie dans l'ADC. L'air dynamique du tube de Pitot et l'air statique du ou des évents statiques sont dirigés vers la partie de détection de l'ordinateur. Les informations de température sont également saisies. Ces informations peuvent être manipulées et des calculs effectués afin qu'une valeur de vitesse réelle puisse être envoyée numériquement au cockpit pour affichage. Reportez-vous à la figure pour l'affichage des informations de vitesse sur l'affichage de vol principal sur un avion léger. Notez que similaire à sa position dans la configuration T standard d'un cockpit analogique, l'indication de vitesse est juste à gauche de l'affichage de l'horizon artificiel.
Les complications persistent lors de l'examen des indications de vitesse et des limites d'exploitation. Il est très important d'empêcher les avions à grande vitesse de voyager plus vite que la vitesse du son s'ils ne sont pas conçus pour le faire. Même lorsqu'un avion s'approche de la vitesse du son, certaines parties de la cellule peuvent subir des flux d'air qui la dépassent. Le problème avec ceci est que près de la vitesse du son, des ondes de choc peuvent se développer qui peuvent affecter les commandes de vol et, dans certains cas, peuvent littéralement déchirer l'avion s'il n'est pas conçu pour un flux d'air supersonique. Une autre complication est que la vitesse du son change avec l'altitude et la température. Ainsi, une vitesse vraie sûre au niveau de la mer pourrait mettre l'avion en danger en altitude en raison de la vitesse inférieure du son.
Afin de se prémunir contre ces dangers, les pilotes surveillent de près la vitesse. Une vitesse maximale autorisée est établie pour l'aéronef lors des essais en vol de certification. Cette vitesse est connue sous le nom de nombre de Mach critique ou Mcrit. Mach est un terme pour la vitesse du son. Le nombre de Mach critique est exprimé sous la forme d'une décimale de Mach telle que 0,8 Mach. Cela signifie 8/10 de la vitesse du son, quelle que soit la vitesse réelle du son à une altitude donnée.
De nombreux avions à hautes performances sont équipés d'un Machmètre pour surveiller Mcrit. Le Machmètre est essentiellement un instrument de vitesse qui est calibré par rapport à Mach sur le cadran. Différentes échelles existent pour les avions subsoniques et supersoniques. En plus de la disposition du diaphragme à air dynamique/air statique, les Machmètres contiennent également un diaphragme de détection d'altitude. Il ajuste l'entrée du pointeur afin que les changements de vitesse du son dus à l'altitude soient incorporés dans l'indication. Cet instrument deux en un contient des mécanismes séparés pour afficher la vitesse et le nombre de Mach. Un pointeur blanc standard est utilisé pour indiquer la vitesse en nœuds par rapport à une échelle. Un pointeur à rayures rouges et blanches est entraîné indépendamment et est lu par rapport à l'échelle du nombre de Mach pour surveiller la vitesse maximale autorisée.
