INSTRUMENTS DE VOL
L'INDICATEUR DE VIRAGE
Comme pour l'horizon artificiel ou le directionnel, il est souhaitable de lire avant la page Principe du gyroscope.
But de l'indicateur de virage
L'indicateur de virage, appelé Turn coordinator (en anglais), est généralement associé à un indicateur d'inclinaison à bille.
- il détecte la vitesse de rotation autour d'un axe vertical ;
- il mesure le taux et le sens du virage ;
- il contrôle la régularité du virage.
On appelle taux de virage la vitesse de changement de cap de l'avion.
C'est-à-dire le nombre de degrés divisé par le temps en secondes.
Le virage est dit standard ou taux = 1 si l'avion effectue 360° en 120 secondes, soit 3° par seconde.
Présentation de l'indicateur de virage
Il se présente sous deux formes :
- une bille aiguille
- une bille maquette
Éléments composant l'indicateur de virage à aiguille
- Un gyroscope à 1 cadre constituant l'élément sensible à la vitesse de changement de cap de l'avion.
- Un cadre supportant le gyroscope dont l'axe est dirigé suivant l'axe de roulis de l'aérodyne.
- Un ressort de rappel agissant sur le cadre.
- Un amortisseur constitué par un frein à air permet d'amortir les mouvements du cadre.
- Un système retransmettant la rotation du cadre à une aiguille.
- Une aiguille se déplaçant de gauche à droite et de droite à gauche devant un repère de référence placé sur un écran.
- Absence de système érecteur (la position du gyro n'a pas lieu d'être asservie à une référence).
Principe de fonctionnement
En virage correct à vitesse uniforme, la vitesse de rotation de l'avion sur sa trajectoire peut être représentée par un vecteur
`\vec{Ω}`.
À cette rotation obligée, le gyroscope répondra par une rotation de `H` vers `Ω`
Ainsi, lorsque l'avion commence son virage le moment cinétique `\vec{H}` va tendre à s'aligner sur la vitesse `\vec{Ω}` sous l'effet d'un couple gyroscopique : `Cg = H.Ωsin (\vec{H} \vec{Ω})`.
Ce couple gyroscopique sera équilibré par un couple de rappel créé par un ressort de raideur `K` proportionnel à l'angle dont tournera le vecteur `H`. Le cadre prendra alors une position en fonction de l'orientation du vecteur moment cinétique `\vec{H}`.
Pour augmenter la sensibilité de l'indicateur de virage, le moment cinétique du rotor est toujours dirigé vers la gauche de l'avion.
Alimentation du gyroscope
Elle peut être pneumatique ou électrique :
L'alimentation pneumatique par dépression nécessite l'utilisation d'un dispositif de création de vide.
Une pompe à vide entraînée par le moteur de l'avion est généralement utilisée.
La dépression ainsi obtenue se situe entre 4,4 et 5,2 in.hg (unité employée pour ce genre d'instrument).
L'alimentation électrique se fait soit par courant continu, généralement en 28 volts, soit par courant alternatif à partir du réseau de bord, en 26 volts 400 Hz ou 115 volts 400 Hz.
Le principe de fonctionnement de l'indicateur de virage à maquette est sensiblement pareil à celui de l'indicateur à aiguille.
Ci-dessous, à gauche un indicateur pneumatique et à droite un indicateur électrique.
Bille indicateur de symétrie
Une bille située dans un tube en verre incurvé et baignant dans un liquide amortisseur est soumise aux forces des accélérations subies dans le plan transversal.
À l'une des extrémités du tube, un vase d'expansion permet la dilatation du liquide.
Deux repères verticaux distants du diamètre de la bille sont gravés sur le verre.
Principe de fonctionnement
De par sa masse, la bille est constamment soumise aux forces résultantes des accélérations subies par l'avion dans le plan transversal. Le tube étant lié à l'avion, la bille agissant comme un pendule indiquera la direction de la résultante de ces forces, c'est-à-dire la direction de la verticale apparente.
Le tube étant incurvé, tant que la verticale apparente est perpendiculaire au plan de symétrie des ailes, la bille restera au centre du tube, le vol est alors symétrique.
Si la verticale apparente n'est plus perpendiculaire au plan de symétrie des ailes, la bille se déplacera du côté de la verticale apparente.
Avion en virage à gauche insuffisamment incliné
La bille de masse `m` et soumise à la pesanteur `\vec{g}` est à l'accélération d'inertie `\vec{-γ}`
La résultante `\vec{γ_r}` de `\vec{g}` et `\vec{-γ` n'est pas située dans le plan de symétrie longitudinal de l'avion.
Avion en virage à gauche trop incliné
Même raisonnement, mais cette fois la bille se trouve en bas du tube.
Utilisation
L'indicateur de virage et la bille permettent donc au pilote de savoir si le vol est rectiligne ou en virage et s'il est symétrique.
Vol rectiligne
Vol en virage à droite
Vol en virage à gauche
Pendant le roulage au sol, il est possible de vérifier le bon fonctionnement de l'aiguille et de la bille :
- au sol lors d'un virage vers la gauche : l'aiguille doit être à gauche et la bille à droite,
- au sol lors d'un virage vers la droite : l'aiguille doit être à droite et la bille à gauche.
