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Pilotez facilement votre avion personnel

Vous voulez piloter votre avion pendant votre temps libre ?...

Voici quelques bases de pilotage
Dans ces pages vous apprendrez à piloter vous-même votre avion personnel pendant votre temps libre, assez facilement.

A bord de mon avion personnel

Annexe 2 - Mémento de pilotage

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Si des erreurs se sont glissées dans le texte n'hésitez pas à me contacter...
Les liens ci-dessous vous renverront au chapitre correspondant.


3 - Description de l'avion

3.1 Carlingue, poste de pilotage
3.2 Bases de mécanique avion
3.3 Un peu d'aérodynamique
3.4 Le manuel de vol


Un avion éclaté : en français et en anglais


AvionEclate


1. Feu de bord = Navigation light
2. Projecteur d'atterrissage = Landing light
3. Capot = Cowling, hood
4. Aileron = Aileron
5. Dôme ou verrière à glissière = Sliding hood
6. Siège du co-pilote = Co-pilot's seat
7. Siège du pilote = Pilot's seat
8. Cadre du radiocompas = Directional loop
9. Banquette des passagers = Passenger's seat
10. Timonerie de commande des volets = Flap control linkage
11. Soute à bagages = Luggage compartment
12. Fuselage = Fuselage
13. Marchepied = Step
14. Couple = Ring frame
15. Timonerie de commande de direction = Steering linkage, rudder cables
16. Dérive = Fin
17. Gouverne de direction = Rudder
18. Volet de compensation de la gouverne de direction = Trim tab (rudder)
19. Gouverne de profondeur = Elevator
20. Volet de compensation de la gouverne de profondeur = Trim tab (elevator)
21. Stabilisateur = Tail plane
22. Lisse longitudinale = Longitudinal stringer
23. Tube de Pitot = Pitot tube
24. Nervure = Rib
25. Commande de gauchissement = Aileron control
26. Bord d'attaque de l'aile = Leading edge of wing
27. Volet hypersustentateur = Flap
28. Longeron = Spar
29. Réservoir de carburant = Fuel tank
30. Amortisseur oléopneumatique = Oleo-pneumatic shock absorber (oil and air shock absorber)
31. Jambe du train d'atterrissage principal = Main landing leg
32. Commande de frein = Brake control
33. Vérin de relevage du train d’atterrissage = Undercarriage retracting gear (by hydraulic sealed jack)
34. Renvoi de commande = Countershaft
35. Habitacle = Cabin
36. Cloison pare-feu = Fire-proof bulkhead
37. Réservoir d'huile = Oil-tank
38. Radiateur d'huile = Oil-cooler
39. Panneau avant du train d'atterrissage = Undercarriage fairing
40. Moteur = Engine
41. Pale de l'hélice à pas variable = Blade of variable pitch propeller
42. Jambe avant du train d'atterrissage escamotable = Front leg of retractable undercarriage
43. Prise d'air de refroidissement = Air-cooling intake
44. Casserole de l'hélice = Propeller spinner, boss

3.1 Carlingue, poste de pilotage


Description d'un avion léger monomoteur (fig. http://www.volez.net/)


fA2.3.1-1


Source : Manuel du pilote d'avion (SFACT) et http://www.volez.net/

LA CARLINGUE
En aéronautique, la carlingue est la Nacelle d’un avion : La partie suspendue de l'aérostat, en forme de panier ou de coque de navire, qui porte les aéronautes et, le cas échéant, les passagers, les moteurs, etc. De façon plus limitative, on désigne parfois par "carlingue" seulement la partie du fuselage de l'avion comprenant la cabine et le poste de pilotage.

Un avion comprend principalement deux ensembles :
             → LE GROUPE MOTOPROPULSEUR ou "GMP" (le cas échéant) : l'ensemble moteur + hélice
             → LA CELLULE : l'ensemble fuselage, ailes, empennage, gouvernes, train d'atterrissage et équipements ;

Groupe motopropulseur (GMP)
Capot Moteur → protège le moteur ; les volets de capot permettent éventuellement de l'aérer
Hélice → métallique ou en bois, elle transforme le couple de l'arbre moteur en une force de traction ; une Casserole d'hélice, cône de métal protège parfois le moyeu
Cloison "pare-feu" métallique → sépare le moteur de l'habitacle et du fuselage en cas d'incendie moteur.
Bâti moteur → le moteur est monté sur un "bâti moteur" fixé à la cellule.

Allumage
La principale différence entre les moteurs d'avion et les moteurs de voitures est l'allumage : mis à part quelques rares exceptions à allumage par bobine ou Delco, un moteur d'avion est doté d'un allumage par magnéto. De plus, pour plus de sécurité et pour une meilleure combustion du carburant, il y a deux circuits d'allumage indépendants : chaque cylindre est allumé par deux bougies, reliées chacune à une magnéto distincte.

Régime
Le moteur d'avion tourne à un régime maximum de l'ordre de 2500 t/m, plus lent que le moteur de voiture. Il n'y a pas de volant d'inertie comme sur un moteur de voiture, c'est l'hélice qui joue ce rôle.

Fuselage → Un caisson rigide (bois ou métal) composé de longerons, cadres (ou couples) et raidisseurs. Il est revêtu de toile, de métal (alliage d'aluminium) ou de matériaux composites.
Le fuselage inclut l'habitacle, l'empennage, le train d'atterrissage, le moteur et les ailes.
Habitacle (ou cockpit) → protégé par une Verrière et/ou un pare-brise

Train d'atterrissage → escamotable ou non (avec skis ou flotteurs ?)
Train ou atterrisseur principal
+ Roulette de nez (train tricycle), ou
+ Roulette de queue (train classique)

Train tricycle et train classique (fig. http://www.volez.net/)


fA2.3.1-2


Les Ailes (voilure)
L'aile est rigide, composée d'un longeron et de nervures (bois ou métal), revêtue de métal, de toile ou de matériaux composites. Les réservoirs d'essence sont souvent placés dans les ailes.
Emplanture → implantation de l'aile sur le fuselage

Suivant la disposition des ailes on distingue des avions...
Monoplan → un seul plan de voilure :
       → à aile basse (au niveau du plancher du fuselage),
       → à aile haute (au-dessus de l'habitacle),
Biplan → deux plans de voilure (avions plus anciens)

Envergure = longueur d'une extrémité à l'autre des ailes
Saumon de l'aile = extrémité de l'aile profilée (+ feu de navigation)
Intrados = dessous de l'aile ;
Extrados = dessus de l'aile
Bord d'attaque = partie avant de l'aile arrondie
Bord de fuite = partie arrière de l'aile effilée → porte les Volets hypersustentateurs (ou Flaps), et les Ailerons

Empennage cruciforme → en forme de croix, en T ou en V (papillon)
→ Sert à stabiliser la trajectoire de l'avion (plans fixes et mobiles)

Empennage en T à gauche, ou en V à droite (fig. http://www.volez.net/)


fA2.3.1-3



Plans verticaux :
→ Dérive fixe + gouverne de direction (+ compensateur) mobile
Plans horizontaux :
→ Stabilisateur fixe + gouverne de profondeur (+ compensateur) mobile

Les plans fixes (en brun) et mobiles (autre couleur) de la voilure (fig. http://www.volez.net/)


fA2.3.1-4



LE POSTE DE PILOTAGE

Aussi appelé habitacle (ou cockpit), on y trouve :
les sièges : pilote à gauche (ou à l'avant dans la disposition biplace en tandem) ;
les commandes de vol : elles comprennent...
  → le volant, manche ou stick : actionné latéralement (de gauche à droite) il actionne les ailerons, tiré/poussé (d'avant en arrière) il actionne la gouverne de profondeur ;
  → le palonnier : il actionne la gouverne de direction et la roulette de nez (ou de queue) ;
  → les volets : peuvent être abaissés ou relevés simultanément (sortis ou rentrés) pour modifier portance et traînée ;
  → le compensateur (trim) : permet de modifier la position du tab mobile de la gouverne de profondeur ou de direction.
le tableau de bord : il regroupe tous les instruments de contrôle (pilotage, moteur, navigation).

LES INSTRUMENTS DE BORD

Instruments de pilotage
Anémomètre ou badin : donne la vitesse (de l'air par rapport à l'avion)
Altimètre : donne l'altitude → basé sur la pression atmosphérique
Variomètre : indicateur de vitesse verticale  → var. de pression, mais retardée.
  = vitesse de montée ⇒ aiguille ↑
  = vitesse de chute ⇒ aiguille ↓
Horizon artificiel → assiette et inclinaison
  → assiette ⇒ cabré ou piqué en °
  → inclinaison ⇒ virage à droite ou à gauche en °
Indicateur de virage ou bille-aiguille
  → bille ⇒ symétrie du vol
  → aiguille ⇒ sens du virage
Compas : donne le cap magnétique (ajouter un 0 à la lecture)
Directionnel ou Conservateur de cap : donne aussi le cap
  → caler sur la référence compas car c'est un gyroscope → précession & frottements

Instruments et commandes moteur
Servent au contrôle et à la conduite du moteur
Compte-tours
Manomètre de pression d'admission
Indicateur EGT (exhausted gaz temperature)
Température air extérieure
Température air carburateur
Température d'huile
Pression d'huile
Pression d'essence
Jauges des réservoirs d'essence
Indicateur de charge
Commande de pas de l'hélice
Manette des gaz
Richesse du mélange (ou mixture)
Réchauffage carburateur

Equipements radio et radio-navigation
Voyants des markers
Récepteurs de communication
Récepteur et indicateur DME
Récepteur et indicateur ADF : Radio-compas
Récepteur et indicateur ILS
Récepteur et indicateur VOR

Le poste de pilotage : en français et en anglais


PostePilotage


Le tableau de bord de l'avion     =     Instrument panel of an airplane

1. Compte-tours = Revolution counter, tachometer
2. Manomètre de pression d'admission des moteurs = Fuel pressure gauge
3. Indicateur de niveau d'essence = Fuel-gauge
4. Manomètre de pression d'huile = Oil pressure gauge
5. Avertisseur d'incendie = Fire-alarm, fire-detector
6. Anémomètre ou Badin = Air-speed indicator
7. Répétiteur de cap = Directional gyro, D.R.C. repeater
8. Compas magnétique = Magnetic compass
9. Horizon artificiel = Artificial (or bubble) horizon
10. Indicateur de virage = Turn-and-slip indicator
11. Variomètre = Variometer, rate of climb indicator
12. Montre = Clock
13. Orifice de climatisation de la cabine = Air-ventilator outlet
14. Altimètre = Altimeter
15. Poste de liaison radiotéléphonique et radiotélégraphique = Liaison set
16. Coffre à cartes = Map compartment
17. Commande d'extincteur = Fire-extinguisher control
18. Tirette du démarreur = Starter button
19. Levier de commande du train d'atterrissage = Landing-gear control lever
20. Manche à balai = Joystick, control stick or column
21. Tahleau d'interrupteurs = Switch panel
22. Palonnier = Foot-bar, rudder pedals
23. Bretelles de securité = Safety harness
24. Commande du volet de compensation de la gouverne de direction = Rudder-tab control
25. Commande du volet de compensation de la gouverne de profondeur = Elevator-tab control
26. Commande de changement de pas de l'hélice = Propeller-pitch control
27. Pedale de frein = Brake pedal
28. Levier m. de commande des volets hypersustentateurs = Flap-control lever
29. Manette des gaz = Mixture control, throttle lever
30. Tirette du starter = Starter button
31. Etouffoir = Choke
32. Interrupteur d'allumage = Ignition switch
33. Manette de sélection de magnétos = Magneto selector control
34. Commande d'amorçage de la pompe = Pump-priming control
35. Thermomètre d'huile = Oil thermometer (temperature gauge)
36. Thermomètre de culasse = Cylinder-head temperature gauge (engine temperature gauge)

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3.2 Quelques bases de mécanique avion



1 - Conduite du moteur

Les 4 commandes principales :

  • Commande de pas de l'hélice bleue
  • Manette des gaz noire
  • Richesse / mélange rouge
  • Réchauffage carburateur jaune ou grise


2 - L'hélice
  → Le but est d'atteindre un rendement maximum dans le rapport traction/traînée :
• Le calage → c'est l'angle de la pale avec le plan de rotation de l'hélice
• La commande de pas → en ajustant le pas de l'hélice, elle permet d'obtenir une vitesse de rotation ≈ constante

Il existe en fait deux types d'hélices :
• L'Hélice à calage fixe
  → limitée à une vitesse de rotation maximum (qui correspond au trait rouge sur le compte tours) ;
• L'Hélice à calage variable → dotée d'une commande de pas qui permet d'ajuster le régime de rotation :
  → 1°/ on augmente le régime à l'aide de la commande de pas, puis...
  → 2°/ on augmente la pression d'admission avec la manette des gaz.

3 - La manette des gaz
Elle actionne un papillon qui modifie le débit des gaz (mélange air-essence) qui alimentent le carburateur → ce qui permet d'ajuster la puissance.

4 - La manette de richesse/mélange
Elle permet d'ajuster la mixture → mélange air + essence = 15/1

En altitude → air + rare ⇒ augmenter le débit d'air
+ riche = manette poussée (+ de puissance)
+ pauvre = manette tirée ⇒ surchauffe, détonnations

Sans instruments de contrôle :
- richesse maxi pour la montée ;
- en croisière, chercher le bon régime rotation :
  → appauvrir ⇒ chute régime ⇒ réaugmenter un peu.

Hélice à calage variable → ajuster au bruit moteur !
Avec un débimètre : débit = f (puissance)
Avec un EGT (Exhaust Gaz Température)
  → appauvrir jusqu'à température maxi ;
  → enrichir pour baisse de T° de 2 divisions.

Performances en croisière :
Pour une puissance élevée, si la vitesse croît, la consommation croît ⇒ l'autonomie et la distance parcourue décroissent.

Turbocompresseur → il utilise la pression des gaz d'échappement pour participer à la rotation du moteur.
On augmente la pression d'admission : donc en altitude, ceci compense partiellement la baisse de pression atmosphérique ⇒ augmentation du plafond (→ 30%), et de la vitesse de croisière (→ 20%)

5 - Le givrage carburateur
La vaporisation de l'essence s'obtient par un étranglement (un gicleur) qui produit une détente. Ceci fait baisser la température du carburateur.
  → Chute du régime et de la pression d'admission + vibrations
+15° ext ⇒ -5° carburateur + humidité
Réchauffage autour échappement (+50°)
Efficacité faible à gaz réduits

• Noter le régime et la pression d'admission :
• Mettre le réchauffage ⇒ chute R et P.A.
• Couper le réchauffage :
  → si R et P.A. inférieur ou égal ⇒ pas de givrage
  → si R et P.A. supérieur ⇒ givrage !
• Renouveler

Utilisation du réchauffage carburateur
- Au sol au point fixe : pour contrôle, ou si givrage ⇒ chute régime ou P.A.
- Au décollage : jamais
- En croisière : tout ou rien,
ou avec thermomètre d'air carbu ⇒ maintenir T° = +5 à +20°C, puis régler richesse mélange
- En descente : réchauffage à fond 1' avant réduction des gaz.

• Moteur à injection (>200 HP)
moins de givrage, consommation dosée

6 - L'alimentation
- réservoirs → sélecteur (filtre)
- pompe électrique ; mécanique (moteur)
- voyant de pression d'essence

7 - Le carburant : d = 0,7 ⇒ 1l = 0,7kg
Indice d'octane = pouvoir antidétonnant
Rose ⇒ 80/87
Bleue ⇒ Avgas 100LL ; LL = Low Leaded (peu plombé)
Verte ⇒ 100/130
Super auto : cf. circ 10/01/84 du service de l'information aéronautique

8 - Le circuit électrique :
- batterie, contact général, contact démarreur, bobine, démarreur.
- Alternateur, régulateur de tension, contact général, batterie

9 - L'allumage : à magnéto, entrainement mécanique
Circuit doublé = 2 bougies par cylindre ; positions : arrêt/G/D/G+D ou 0/1/2/1+2 etc.
Sélection magnétos sur G, (puis sur D)
  → chute de régime = 50 à 75 tr/mn pas plus
(sinon Pb. bougie ou calage magnéto)
revenir sur (G+D)
  → Attention en cas d'arrêt accidentel
remettre les gaz au ralenti, puis (G+D)

10 - Le refroidissement par air : avec Ailettes sur les cylindres
  → Attention le moteur chauffe au roulage et en montée.

11 - Les huiles :
- Minérales (naphte + paraffine ) pendant le rodage
- Dispersantes (+ additifs) sans résidus de combustion ; anti-friction ; plage T° plus larges (notamment à froid)
- Détergentes : huiles auto incompatibles

  → Grade = indice de viscosité ↑ si T° ↑
• de -20° à +20° ⇒ grade 65 SAE 30
• de 0° à +30° ⇒ grade 80 SAE 40
• à 15° et + ⇒ grade 100 SAE 50

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3.3 Un peu d'aérodynamique


Pour plus de détails, voir le chapitre sur l' Aérodynamique

L'avion vole car .....
Les forces agissant sur l'avion s'équilibrent
- il pèse mais il est sustenté
- il traîne mais il est tracté

L'avion garde sa ligne de vol
- il ne pivote pas sur lui-même sous l'effet des forces appliquées (effet moteur : souffle hélicoïdal)

L'avion est agréable à piloter : on peut lâcher les commandes (compensateur)

Un avion en déplacement est un avion "soufflé"
On définit le Vent relatif ; matérialisé dans la figure ci-dessous par les filets d'écoulement de l'air

f3.2-1

Relation Vitesse-Pression :

Dans de l’air immobile on définit une pression P
Dans de l’air mobile on constate une chute de la pression P (absorbée par l’énergie cinétique)

A l'accélération de l'air correspond une détente
Au ralentissement de l'air correspond une compression

Portance : Avec une faible incidence →
dépression extrados (aspiration vers le haut)
surpression intrados (poussée par dessous)

Traînée : Frottement des filets d'air → freine l'avion

Résultante aérodynamique : résultante portance/traînée
  → proportionnelle à la surface alaire (totale voilure = fuselage + aile)
  → croît proportionnellement au carré de la vitesse
À grand Allongement → faible tourbillon marginal (trainée parasite induite par la portance au saumon de l'aile).

Décrochage (stall) ⇒ diminution brutale de la portance si l'incidence croît ( i > 18°) ;
Rôle de la masse → si M ↑ ⇒ V.Stall ↑

Les filets d'air se décollent de l'extrados (quelle que soit la vitesse) ⇒ Perte d'altitude = "enfoncement" ou "abattée"
- gouvernes molles
- "bufetting" = vibration de l'aile
- avertisseur de décrochage

Que faire ? → 1/- Mettre pleins gaz, 2/- Réduire l'incidence

Facteur de charge → n = augmentation apparente de poids en virage :
VS virage = VS palier x νn
VS0 = V. Décrochage en config. Atterrissage
V approche = 1,3 x VS0
    = 1,45 x VS0 (inclinaison < 37°)

Hypersustentation :
Calcul d'aile → pour vitesse de croisière ; à basse vitesse :
• augmenter la Surface alaire
• augmenter la cambrure du profil d'aile

Volets hypersustentateurs : Augmentent la surface alaire et la courbure
Volets d'intrados (sous l'aile), ou de courbure
Becs de bord d'attaque : plaquent les filets d'air sur l'extrados

Plus on réduit les gaz,
• plus on augmente l'incidence,
• plus on sort les volets,
• plus on les courbe.


ÉQUILIBRE ET STABILITÉ de l'avion

Actions de l'empennage horizontal,
de la gouverne de profondeur,
du chargement de l'avion ...

Equilibre des forces :
Pour un objet immobile ou en mouvement : si Σ des forces est nulle, l'objet reste en équilibre
- Un objet immobile n'est pas déplacé
- Un mobile n'est pas dévié, V reste constante. Exemple, avion en palier rectiligne : forces en équilibre = poids, poussée moteur, résultante aérodynamique

Equilibre des moments : une force qui ne passe pas par le point (ou l'axe) de rotation donne un mouvement.
Moment = force x distance minimum à l'axe

Equilibre indifférent : 1 bille sur un plan

Equilibre stable : 1 bille dans un creux.
  → Si courbure forte ⇒ équilibre très amorti

Equilibre instable : 1 bille sur un dôme.
  → Si courbure forte ⇒ équilibre très instable.

Axe de roulis → axe du fuselage : balancement droite gauche ;
Axe de tangage → axe des ailes : série de piqué / cabré, etc.
Axe de lacet → axe vertical : pivote sur lui-même

• Le foyer est l'axe d'équilibre indifférent
L'incidence, donc la portance, peut augmenter sans rotation de l'avion

Pilotabilité → équilibre stable et suffisamment amorti
L'ensemble des moments par rapport au Centre de Gravité doit s'équilibrer.
Donc en vol rectiligne horizontal stabilisé,
  → la Portance = le poids, et passe par le C.G. (sinon tangage) ;
  → la Traction ou la poussée = la traînée, et passe par C.G.

STABILITÉ DE L'AVION → s'obtient en plaçant le Centre de Gravité (= axe de rotation) en avant du foyer
  → Marge statique = distance C.G. - Foyer ⇒ plus elle est grande plus le moment résultant est fort et tend à stabiliser l'avion en contrant les écarts d'incidence

Rôles de la gouverne de profondeur :
- moduler l'incidence
- équilibrer les déplacaments du C.G.
Si le C.G. avance ⇒ tendance à piquer : on cabre d'avantage → limite avant du centrage de l'avion. (La limite arrière du centrage reste en avant du foyer)


CHARGEMENT ET CENTRAGE

Voir manuel de vol : diagramme des positions limites du C.G. (et fiche de pesée du carnet de route)
C.G en avant du foyer = stabilité
C.G. pas trop en avant = maniabilité
Plage de centrage (entre limites av. et ar.)

  . CG en avant CG en arrière
  Stable + -
  Manoeuvrable - +
  Braquage gouverne prof. + -
  Traînée + -
  Consommation + -




LES VITESSES CARACTÉRISTIQUES


fA2.3.3-1

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3.4 Le manuel de vol


Le Manuel de vol est le Recueil des caractéristiques et utilisations propres à l'avion approuvé par la D.G.A.C.
Il comprend les chapitres suivants :

1 - Description de l'avion
Dimensions, poste de pilotage, accessoires, circuits (d'essence, électrique, allumage, ...)

2 - Limites d'utilisation
Vitesses, centrage, facteur de charge, masse, conditions givrantes, limites moteur (T°, P.), acrobaties, plaquettes à afficher en cabine, ...

3 - Procédures d'urgence
Pannes : moteur, circuit électrique,
Incendie : moteur, cabine,

4 - Procédures normales
Pré-vol : Centrage, check-listes, visite prévol; Utilisation normale, vitesses, paramètres moteur : décollage, montée, croisière, descente, atterrissage, arrêt.

5 - Performances
Distances: décollage, atterrissage; Vitesse ascensionnelle selon vitesse et masse, Consommation selon puissance; Vitesses de décrochage; Limites vent de travers.

6 - Utilisations particulières
Décrochage, vent de travers, temps agité ou froid. Décollages / atterrissages courts, ou après atterrissage en campagne. Vrilles, engagement.


EXEMPLE : PARAMÈTRES DU MS880 RALLYE

Vitesses :
VNE never exceeded 270 Km/h
VNO maxi normal operating 200 Km/h
VFE Flap Extended 140 Km/h
Vitesse d'approche 120 Km/h
Vitesse en finale volets 30° 110 Km/h
Vitesse de décrochage
VS1 en lisse 85 Km/h
VS0 volets 30° + train 75 Km/h
Limite vent de travers 90° 20kt

Masse maxi décoll / atterr : 770 Kg
Limite centrage AV / clois pare-feu 0,858 m
Limite centrage AR 1,047 m

Carburant :
Type d'essence Avgas 100LL ou 80/87
(1 l = 0,7 Kg)
Consommation mini 20,5 l/h; maxi 24 l/h
soit 0,34l/mn à 0,4 l/mn
Contenance réservoir 105 l
Capacité carburant utilisable 96 l

Moteur :
Type d'huile SAE50 si plus de 15°C
(dispersante) SAE40 de 5° à 15°C
Régime maximum 2750 tr/mn
Chute maxi sur une magnéto 100 tr/mn
Écart maxi entre 2 magnétos 50 tr/mn

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