Les compensateurs d'évolution sont des dispositifs montés sur les commandes permettant de réduire ou d'annuler l'effort exigé pour manœuvrer les gouvernes de vol.
Le principe est de reculer l'axe de rotation de la gouverne vers le bord de fuite.
Ci-dessous, l'empennage vertical d'un DC3 à surface débordante.
La partie déportée, ou corne débordante exerce un effet aérodynamique dans le bon sens et augmente l'efficacité de la gouverne.
Ci-dessous, l'empennage d'un Piper L 18 à corne débordante.
Les avions modernes n'utilisent plus ce procédé pour la gouverne de direction, mais certains avions l'utilisent encore pour les ailerons ou la gouverne de profondeur, comme l'ATR 42 et 72 ou le Cessna 172 ci-dessous.
Une biellette relie le tab au plan fixe. Le contre braquage du tab est automatique lorsque le pilote agit sur le manche relié à la gouverne. En position neutre, le tab est dans le prolongement de la gouverne.
Dans la figure ci-dessous, le pilote tire sur le manche :
- l'ensemble mobile va pivoter autour de l'axe d'articulation A.
- le tab descend et la force r est dirigée vers le haut.
- une force R allant croissant apparaît sur la gouverne.
Mais la force aérodynamique r est suffisante pour maintenir la gouverne braquée.
Dans ce cas, le pilote agit directement sur le tab. Le renvoi (guignol) entre la commande et la biellette du tab pivote librement sur son axe.
En poussant sur la commande :
- le tab monte et la force r est dirigée vers le bas.
- l'ensemble va pivoter autour de l'axe d'articulation A.
- une force R apparaît sur la gouverne.
À noter que le tab diminue l'efficacité de la gouverne.
La commande du tab transite pour un renvoi libre monté sur l'axe d'articulation de la gouverne. Les ressorts permettent une sensation musculaire lors du braquage du tab.
La surface de compensation se trouve à l'intérieur du plan fixe. Ce système est monté sur Boeing 707.
Ci-dessus, l'abaissement de la gouverne provoque une augmentation de pression côté intrados et une diminution de pression côté extrados, cette différence de pression se transmet aux chambres situées dans le plan fixe et fait office de compensateur.
Des frottoirs souples en caoutchouc en bout du panneau permettent l'étanchéité entre les deux chambres.
En position neutre, les deux chambres sont reliées par un by-pass de façon à conserver au système son rôle de compensateur d'évolution.
Un antiservo tab, ou tab anti-équilibre, fonctionne à l'inverse d'un servo-tab. Certains avions, comme le Piper Cherokee Arrow, ne possèdent pas de plan fixe horizontal et de gouverne de profondeur mobile. Il utilise une surface horizontale mobile appelée stabilisateur. En raison de l'emplacement du point de pivot de cette surface mobile, elle a tendance à être extrêmement sensible aux sollicitations du pilote. Pour réduire cette sensibilité, un onglet antiservo est installé sur toute la longueur du bord de fuite du stabilisateur. Lorsque le bord de fuite du stabilisateur descend, l'onglet antiservo descend et crée une force qui tente de relever le bord de fuite du stabilisateur. Cette force, agissant contre le mouvement du stabilisateur, réduit la sensibilité à l'action du pilote.
Les gouvernes peuvent être soumises à des oscillations causées par la flexion et la torsion de la structure dont les fréquences naturelles sont modifiées par les forces aérodynamiques. À certaines vitesses, les fréquences de torsion et de flexion se rejoignent, créant un battement ou flottement de la gouverne qui s'amplifiera très rapidement, pouvant aller jusqu'à la destruction de l'aérodyne.
La gouverne sera plus sensible au flottement appelé 'flutter' si son centre de gravité est éloigné de son axe d'articulation.
Il existe plusieurs solutions pour ramener le centre de gravité plus en avant en plaçant des masses de plomb.
Ci-dessous le compensateur à masselottes externes des ailerons du Fiseler Fi156 (Morane Saulnier 500/505)
Les compensateurs de régimes ont leurs propres commandes et servent :
- à annuler l'effort sur la gouverne de vol pour un braquage à un régime donné.
- à supprimer la nécessité de braquer la gouverne pour un régime de vol donné (cas du PHR).
Cette méthode très simple consiste à fixer une petite plaque métallique sur le bord de fuite de la gouverne. Montée sur la gouverne de direction de nombre d'avions légers, elle est utilisée pour contrer le souffle hélicoïdal en vol de croisière. L'inconvénient est que le réglage ne peut se faire qu'au sol et devra être vérifié ensuite par un vol d'essai.
Les Trim-Tab sont de petites gouvernes secondaires fixées au bord de fuite d'une gouverne primaire plus grande, comme la gouverne de profondeur ou la gouverne de direction. Le Trim-Tab est utilisé pour "compenser", ou contrebalancer la force aérodynamique sur la surface de la gouverne et ainsi stabiliser l'avion dans l'axe de rotation associé à la commande primaire.
En ajustant l'angle du Trim-Tab par rapport à la grande surface de la gouverne, la position neutre de la surface de contrôle est modifiée. Cela se produit parce que la distance de l'articulation de la gouverne à laquelle le Trim-Tab est monté fournit un moment ou une force suffisante pour déplacer la plus grande surface. Les Trim-Tab réglables sont pratiquement toujours installés pour ajuster la charge de contrôle associée à l'axe de tangage et peuvent également être utilisés pour compenser le lacet ou le roulis.
La position d'un Trim-Tab réglable peut être modifiée en vol, à l'aide des commandes du poste de pilotage, pour contrer toute variation de la charge de commande résultant de changements de vitesse, de centre de gravité, de configuration de l'avion ou d'une panne de moteur. Les Trim-Tab peuvent être commandés manuellement ou électriquement (ou les deux), selon l'installation de l'avion.
Position des commandes de trim sur le piedestal d'un avion bimoteur.
Les tabs fixes, bien qu'ils corrigent certaines conditions, ne permettent pas au pilote de voler les mains libres dans une gamme de conditions de vitesse et de CG. Pour remédier à ce problème, un tab articulé peut être réglé par le pilote en vol. Ces compensateurs sont considérés comme des gouvernes secondaires.
Des câbles reliés au volant du trim du pilote font tourner un vérin à vis. Lorsque le vérin à vis tourne dans un sens, il allonge la tige et vice versa. Cette action fait monter ou descendre le bord de fuite du compensateur d'un maximum de déviation à l'autre. C'est ce qu'on appelle la plage de compensation.
Comme il s'agit de commandes instinctives, le volant du compensateur de profondeur est monté dans le plan vertical et celui du compensateur de direction dans le plan horizontal.
Il serait donc tout à fait possible de piloter en utilisant ce trim.
Voir Commande du compensateur d'un Cessna
Certains avions légers et les avions de transport aérien utilisent des moteurs électriques de compensation pour faciliter la tâche de réglage des systèmes de contrôle de vol. Pour un avion léger, la gouverne de profondeur ou l'empennage est normalement la surface sur laquelle ce système est installé. Les avions de transport aérien équipés de pilotes automatiques disposent d'un système électrique pour chaque commande de vol.