INSTRUMENTS   DE   VOL

LE COMPAS MAGNÉTIQUE


But du compas magnétique

Indiquer en permanence la direction du nord magnétique quelque soit la route suivie par l'avion.
Une graduation de 0 à 360 degrés tourne devant une ligne de foi figurant l'axe de l'aérodyne, ce qui permet au pilote de savoir le cap magnétique suivi.

Présentation du compas

Ci-dessous à gauche un compas magnétique classique à flotteur avec son tableau " de régulation ou de déviations résiduelles".
A droite un compas de nouvelle génération à rose verticale ressemble à un directionnel.


Compas nouveau

Principe de fonctionnement d'un compas à flotteur

Le compas est constitué d’un organe mobile aimanté par des barreaux, qui s’oriente suivant le champ magnétique résultant à l’intérieur de l’aérodyne. Cet organe appelé également rose des caps est gradué de 0 à 360 degrés . Cette graduation tourne devant un index (ligne de foi) solidaire de l’aérodyne. Cette rose montée sur un pivot baigne dans un liquide amortisseur incongelable et non corrosif à base d'hydrocarbure (white-spirit, kérosène...), qui amortit les oscillations.

Compas magnétique Schema

Éléments composant le compas à flotteur

- Des barreaux aimantés servent d'éléments sensibles à la composante du champ magnétique terrestre.
- Un flotteur, sur lequel sont fixés les barreaux aimantés sert à diminuer les frottements sur le pivot.
- Un pivot par l'intermédiaire d'un palier en rubis repose sur une crapaudine.
- Une rose des caps en métal léger, solidaire du flotteur est graduée de 0 à 360 degrés .
Ces quatre éléments forment l'équipage mobile du compas.
- Une partie étanche contenant le liquide incongelable et non corrosif.
Le liquide à plusieurs fonctions:
    - amortir les oscillations de l'équipage mobile.
    - lubrifier le pivot.
    - alléger le poids de l'équipage mobile.
La position des barreaux aimantés induit un centre de gravité de l'équipage mobile en-dessous du pivot, l'action du poids et de la poussée d'Archimède diminuent l'effet de la composante du champ magnétique terrestre.
- Une chambre d'expansion dans laquelle une membrane un soufflet (comme ci-dessous) permettent de compenser les dilatations du liquide dues aux variations de températures.
- Une fenêtre permettant la lecture de la rose des caps.
- Une ligne de foi quelque fois réglable servant d'index.
- Un système de compensation pour diminuer la déviation du compas.
- Un boîtier contenant la partie étanche, le dispositif de compensation et l'éclairage de la rose.


Compas magnétique Descriptif

Compensation du compas

Le but de la compensation est d'annuler ou de diminuer au maximum les effets des champs magnétiques perturbateurs existants dans chaque aérodyne.

Compensation de la dérive constante

C'est la possibilité de régler la ligne de foi par rapport au boîtier ou de déplacer le boîtier par rapport à sa fixation sur l'aérodyne.

Compensation de la semi-circulaire

La compensation semi-circulaire est une action sur les fers durs.
Soit on agit sur les fers durs si ceux-ci existent dans le boîtier du compas, soit on introduit de petites aiguilles aimantées dans des logements prévus à cet effet.

Compensation de la quadrantale

La compensation de la quadrantale est une action sur les fers doux.
Cette action se fait soit en manoeuvrant les fers doux simultanément, soit en manoeuvrant le ou les fers doux individuellement.

Régulation du compas

La compensation d'un compas n'est jamais parfaite. Il existe toujours des petites erreurs entre le cap indiqué par le compas et le cap magnétique réel. D'ou l'intérêt après chaque compensation d'établir un courbe ou un tableau dit " de Régulation ou de déviations résiduelles".

Compas courbe de déviation

Les différentes erreurs d'un compas à flotteur

Erreur de Nord

Lors d'un virage , la rose des caps soumise à la pesanteur s'incline comme l'avion et son plan est perpendiculaire à la verticale apparente. L'équipage mobile s'oriente alors suivant la direction de la projection du champ magnétique terrestre sur le plan de la rose, que l'on peut appeler Nord rose.
Comme le cap est un angle défini sur le plan horizontal, le nord indiqué par le compas NC sera défini comme étant la projection dans le plan horizontal du Nord rose.

Compas schema change nord

CMT:   Champ magnétique terrestre
NM :    Nord magnétique
NR :     Nord de la rose projection du champ magnétique sur le plan de la rose
NC :     Nord compas projection du Nord rose sur le plan horizontal
CM :    Cap magnétique. Angle entre la ligne de foi du compas et le Nord magnétique
∆N :     Angle entre le Nord compas et le Nord magnétique
IM :      Inclinaison magnétique. Angle entre le Nord magnétique et le champ magnétique terrestre

Lors d’un virage à partir d’un cap Nord: le compas retarde Lors d’un virage à partir d’un cap Sud : le compas devance

Compas erreur nord

La valeur de l'erreur variera en fonction de l'inclinaison de l'avion donc de la rose.

CMT: Inclinaison avion < 90° - IM ( virages à faible inclinaison)
L'erreur de changement de Nord ∆ N est:
- nulle aux caps 90° et 270°
- maximum aux caps 180° et 360°

CMT: Cas des virages avec arrêt face au Nord ou face au Sud.
Une règle approchée rappelle:
- Pour s'arrêter face au cap nord dans une virage à droite, il faut arrêter son virage à:
  360° - (Latitude + inclinaison avion) / 2

- Pour s'arrêter face au cap nord dans une virage à gauche, il faut arrêter son virage à:
  360° + (Latitude + inclinaison avion) / 2

Au cap sud l'erreur s'inverse:
- Pour s'arrêter face au cap sud dans une virage à droite, il faut arrêter son virage à:
  180° + (Latitude + inclinaison avion) / 2

- Pour s'arrêter face au cap sud dans une virage à gauche, il faut arrêter son virage à:
  180° - (Latitude + inclinaison avion) / 2

Conclusion:
Lors d'un virage, pour s'arrêter face au Nord, il ne faut JAMAIS voir le Nord
Lors d'un virage, pour s'arrêter au face au Sud, il faut TOUJOURS voir le Sud.

Inclinaison avion > 90° - IM ( virages à forte inclinaison)
L'erreur de changement de Nord ∆ N est:
- nulle au cap 90° en virage à gauche et au cap 270° en virage à droite
- égale à 180° au cap 90° en virage à droite et au cap 270° en virage à gauche

Inclinaison avion 90° - IM
La rose du compas est inerte:
- au cap 90° en virage à droite
- au cap 270° en virage à gauche
Le vecteur du champ magnétique terrestre étant alors perpendiculaire au plan de la rose, il n'a donc plus aucune action directrice sur elle. Dans ces deux cas le compas est inutilisable.

Erreur due aux accélérations et décélérations

Comme la terre est ronde, les champs magnétiques suivent cette rotondité. Donc la rose d'un compas sans mouvement ne devrait pas être horizontale mais légèrement penchée. Pour compenser cet effet, un lestage (balourd) est ajouté à l'instrument et induit des erreurs de lecture si le mouvement n'est pas rectiligne uniforme. Lorsque l'avion vole à une vitesse constante au cap Est ou Ouest, le flotteur est horizontal, les effets de l'inclinaison magnétique et le poids étant approximativement égalaux.
Si l'avion accélère au cap Est (dessin ci-dessous), l'inertie de la masse fait pivoter le flotteur vers le nord. Dès que le vitesse de l'avion se stabilise, le flotteur reprend sa position normale et indique Est. Si, tout en volant au cap Est, l'avion décélère, l'inertie de la masse provoque une rotation le flotteur vers le sud jusqu'à ce que la vitesse se stabilise à nouveau. Lorsque vous naviguez au cap Ouest, l'inertie de l'accélération provoque une rotation, et le flotteur tourne vers le nord. Lorsque l'avion décélère au cap Ouest, l'inertie provoque une rotation et le flotteur tourne vers le Sud.
A noter que l'erreur est nulle lorsque l'avion est stabilisé au Nord ou au Sud.

Compas erreur acceleration

Erreur due de la déclinaison

La valeur de l'angle compris entre le nord géographique indiqué par le méridien du lieu et le nord magnétique indiqué par la composante du champ magnétique terrestre est appelée déclinaison. Cette valeur n'est pas constante, elle varie avec le lieu et peut dans certaines régions variée rapidement. Elle est portée sur les cartes utilisées pour la navigation aérienne sous forme de lignes isogones.

Erreur de rapidité

Le temps de réponse d'un compas est de plusieurs secondes du fait des oscillations de la rose sur son pivot et de son balancement dans le plan transversal.

Erreur de parallaxe

Le décalage de la ligne de foi du compas par rapport à l'axe visuel du pilote introduit une erreur de parallaxe. Celle-ci sera plus importante si la ligne de foi se trouve éloignée de la rose.

Erreur due aux objets magnétiques

La présence d'objets magnétiques à bords va provoquer un champ perturbateur qui faussera les indications du compas.
Exemple: pose d'un appareil photographique, d'un téléphone ou d'un trousseau de clés sur le bandeau du tableau de bord près du compas.

Principe de fonctionnement du compas à cadran vertical

Le compas à cadran vertical est un compas totalement nouveau pour les avions d'aujourd'hui. Cette boussole à "sec" ne comporte ni flotteur ni liquide. L'avantage d'un tel concept est la suppression des fuites du fluide. Conçu comme un directionnel, son rose tourne devant une silhouette d'avion fixe dont la pointe avant sert de ligne de foi, ce qui permet d'éliminer un certain nombre d'erreurs et de confusions de caps.

Compas Cadran vertical

Un équipage mobile monté sur pivot fait tourner la rose par l'intermédiaire d'un jeu d'engrenages.
Les oscillations sont amorties par courants de Foucault.
Cet instrument ne nécessite pas d'alimentation électrique (sauf pour l'éclairage) pour fonctionner.

Image Suite