| Atelier 4 — Instruments de bord et cockpit
Reconstitue le T basique (6 instruments), lis les arcs couleur de l'anémomètre, distingue IAS et TAS, utilise les calages altimétriques (QNH, QFE, 1013), comprends les instruments gyroscopiques et découvre l'avionique moderne — le programme § 1.4 du BIA.
1 Norme couleurs universelle
Avant de lire un seul cadran, il faut connaître le code couleur international. Tous les instruments de bord utilisent les mêmes couleurs, partout dans le monde (norme OACI/FAA).
| Couleur | Signification | Exemple cockpit |
|---|---|---|
| ○ BLANC | Condition spéciale / particulière | Arc blanc de l'anémomètre : volets sortis autorisés |
| ● VERT | Normal / sûr / autorisé | Arc vert : vitesse de croisière normale |
| ● JAUNE | Attention / précaution | Arc jaune : zone de prudence (turbulences seulement) |
| ● ROUGE | Danger / interdit / action | Trait rouge VNE : vitesse à ne jamais dépasser |
Exercice 1 — Code couleur cockpit
Pour chacune des situations suivantes, indique la couleur qui s'afficherait sur l'instrument concerné :
- La température d'huile moteur est dans la plage normale de fonctionnement.
- Le pilote vole à une vitesse proche de VNE (Never Exceed).
- L'anémomètre indique une vitesse dans la plage d'utilisation des volets.
- La pression d'huile descend vers une zone critique.
- Vert — plage de fonctionnement normal.
- Rouge — VNE est marquée par un trait rouge, zone interdite.
- Blanc — l'arc blanc indique la plage de vitesse avec volets sortis.
- Rouge — valeur critique qui nécessite une action immédiate.
2 Le T basique — les 6 instruments essentiels
Chaque avion a un tableau de bord différent, mais on y retrouve toujours 6 instruments de conduite disposés de la même façon. Cette disposition normalisée s'appelle le T basique.
Disposition en T
La barre horizontale du T regroupe : Anémomètre — Horizon artificiel — Altimètre. La barre verticale passe par : Horizon artificiel — Directionnel (conservateur de cap).
| Rangée du haut | ||
|---|---|---|
| Anémomètre (vitesse air) |
Horizon artificiel (assiette + inclinaison) |
Altimètre (altitude) |
| Rangée du bas | ||
| Indicateur de virage + bille |
Conservateur de cap (directionnel) |
Variomètre (vitesse verticale) |
Exercice 2 — Reconstituer le T basique
Voici 6 instruments dans le désordre. Replace-les dans la bonne case du T basique :
Liste : Conservateur de cap — Anémomètre — Variomètre — Horizon artificiel — Altimètre — Indicateur de virage + bille
| ? | ? | ? |
| ? | ? | ? |
| Anémomètre | Horizon artificiel | Altimètre |
| Indicateur virage + bille | Conservateur de cap | Variomètre |
L'horizon artificiel et le conservateur de cap occupent les positions centrales et forment la barre verticale du T.
3 Instruments barométriques (pression)
Ces trois instruments utilisent la pression atmosphérique pour fonctionner. Ils n'ont besoin d'aucune source électrique — une capsule anéroïde (membrane flexible) suffit.
L'anémomètre (Airspeed Indicator)
Mesure la vitesse de l'avion par rapport à l'air. C'est l'instrument le plus critique pour éviter le décrochage (trop lent) ou la survitesse (trop rapide).
Principe : le tube de Pitot
Un tube de Pitot placé à l'avant de l'avion capture la pression totale (statique + dynamique). La différence entre cette pression et la pression statique donne la pression dynamique, qui est proportionnelle à la vitesse.
Les arcs couleur de l'anémomètre
| Arc | Vitesses | Signification |
|---|---|---|
| Blanc | VS0 → VFE | Plage d'utilisation des volets (vitesse faible) |
| Vert | VS1 → VNO | Plage de vol normal (croisière) |
| Jaune | VNO → VNE | Zone de prudence — air calme uniquement |
| Trait rouge | VNE | Vitesse à ne jamais dépasser (rupture structure) |
IAS vs TAS — « plus haut, plus chaud : plus vite »
L'anémomètre affiche une vitesse indiquée (IAS). En altitude, l'air est moins dense : la vitesse vraie (TAS) est supérieure à l'IAS. L'anémomètre sous-estime donc la vitesse réelle en altitude.
L'altimètre
Mesure l'altitude grâce à la pression atmosphérique qui diminue avec la hauteur. Il fonctionne avec une capsule anéroïde qui se dilate quand la pression baisse.
Les trois calages altimétriques
L'altimètre doit être réglé sur une référence de pression. Selon la phase de vol, on utilise un calage différent :
| Calage | Référence | Utilisation |
|---|---|---|
| QNH | Pression ramenée au niveau de la mer (locale) | Vol VFR, approche — l'altimètre affiche l'altitude au-dessus du niveau de la mer |
| QFE | Pression au niveau de l'aérodrome | Atterrissage — l'altimètre affiche la hauteur au-dessus du terrain (0 ft au sol) |
| 1013,25 hPa | Pression standard (atmosphère type) | En croisière au-dessus de l'altitude de transition (~FL) — niveaux de vol |
Le variomètre (VSI — Vertical Speed Indicator)
Indique si l'avion monte ou descend et à quelle vitesse verticale (en ft/min ou m/s). L'aiguille au centre = vol en palier. Vers le haut = montée. Vers le bas = descente.
Exercice 3 — Calages altimétriques
Un pilote vole de Paris-Orly vers Lyon-Saint-Exupéry. Réponds aux questions :
- Avant le décollage à Orly, la tour lui donne QNH 1018 hPa. Que règle-t-il sur l'altimètre et que va-t-il lire au sol ?
- En montant, il passe l'altitude de transition (5 000 ft en France). Quel calage utilise-t-il désormais ?
- En approche de Lyon, la tour lui donne QNH 1015 hPa. Pourquoi doit-il recaler son altimètre ?
- Si le pilote oublie de recaler et que la pression a baissé de 3 hPa, son altimètre indique-t-il trop haut ou trop bas par rapport à la réalité ?
- Il règle la fenêtre de Kollsman sur 1018 hPa. Au sol à Orly, l'altimètre affiche l'altitude de l'aérodrome au-dessus du niveau de la mer (89 m / ~292 ft).
- Il passe au calage standard 1013,25 hPa et vole désormais en niveaux de vol (FL).
- La pression locale à Lyon est différente (1015 hPa). Il doit recaler pour que l'altimètre affiche l'altitude correcte au-dessus du niveau de la mer local.
- L'altimètre indique trop haut (il surévalue l'altitude). Règle : « de la haute vers la basse pression, l'altimètre ment par excès » — l'avion est en réalité plus bas que ce qu'indique le cadran. Environ 28 ft (8,5 m) d'erreur par hPa.
4 Instruments gyroscopiques
Ces instruments utilisent un gyroscope : une toupie tournant à très grande vitesse (~6 000 tr/min) qui résiste aux changements d'orientation grâce à la rigidité en espace.
L'horizon artificiel (Attitude Indicator)
C'est l'instrument maître du T basique. Il montre l'assiette (nez haut/bas) et l'inclinaison (ailes droite/gauche) de l'avion par rapport à l'horizon.
| Élément affiché | Ce qu'il montre |
|---|---|
| Ligne d'horizon | Bleu = ciel, brun = sol. La ligne bouge, pas l'avion. |
| Maquette avion | Petit symbole fixe au centre — représente l'avion « vu de derrière » |
| Graduations de roulis | En arc au sommet : 0°, 10°, 20°, 30°, 60°, 90° |
| Graduations de tangage | Lignes horizontales : ±5°, ±10°, ±15°, ±20° |
L'indicateur de virage et la bille
L'indicateur de virage montre le taux de virage (yaw). La bille indique si le virage est symétrique (coordonné).
| Situation | Position de la bille | Correction |
|---|---|---|
| Virage symétrique parfait | Centrée | Aucune |
| Dérapage (trop de pied) | Bille du côté extérieur | Moins de palonnier |
| Glissade (pas assez de pied) | Bille du côté intérieur | Plus de palonnier du côté de la bille |
Taux de virage standard
Un virage à taux 1 (standard) = 3°/s = 360° en 2 minutes. C'est le virage de référence en IFR (vol aux instruments).
Le conservateur de cap (Directional Gyro)
Affiche le cap magnétique de l'avion. Plus stable que le compas magnétique, mais il dérive lentement (~1° toutes les 15 min) et doit être recalé régulièrement sur le compas.
Le compas magnétique
Simple boussole aéronautique. Seul instrument à indiquer le nord magnétique sans alimentation électrique. Ses limites : oscillations en virage, erreurs dues à la déclinaison magnétique et aux masses métalliques du fuselage.
Exercice 4 — Lecture des instruments gyroscopiques
Décris ce que voit le pilote sur ses instruments dans chacune de ces situations :
- L'avion monte à 10° nez haut, ailes à plat (aucune inclinaison).
- L'avion effectue un virage à gauche à 30° d'inclinaison, le pilote met trop de pied gauche. Où est la bille ?
- Le conservateur de cap indique 270°. Vers quel point cardinal se dirige l'avion ?
- Le pilote n'a pas recalé son DG depuis 45 minutes. Quelle erreur maximale peut-il avoir ?
- Horizon artificiel : la ligne d'horizon est en dessous de la maquette avion, les graduations de tangage montrent +10°. La zone bleue (ciel) domine.
- La bille est à gauche (côté intérieur du virage) → c'est un dérapage, trop de palonnier. Correction : diminuer la pression sur la pédale gauche.
- Ouest (270° = W). Nord = 0°/360°, Est = 90°, Sud = 180°, Ouest = 270°.
- Environ 3° d'erreur (1° de dérive toutes les 15 min × 3 = 3° en 45 min). Il devrait recaler son DG sur le compas.
5 Instruments moteur et avionique moderne
Instruments moteur
Ces instruments surveillent le bon fonctionnement du moteur. Ils utilisent tous le code couleur standard (vert = normal, jaune = attention, rouge = danger).
| Instrument | Mesure | Unité |
|---|---|---|
| Tachymètre | Régime moteur (tours/minute) | RPM |
| Manomètre d'huile | Pression d'huile | bar / psi |
| Thermomètre d'huile | Température d'huile | °C |
| EGT | Température des gaz d'échappement | °C |
| CHT | Température culasse cylindre | °C |
| Jauge carburant | Quantité de carburant restante | litres / gallons |
Avionique moderne — le glass cockpit
Les avions modernes remplacent les cadrans ronds par des écrans numériques. L'ensemble s'appelle l'EFIS (Electronic Flight Instrument System).
| Écran | Nom complet | Affiche |
|---|---|---|
| PFD | Primary Flight Display | Horizon, vitesse, altitude, cap — remplace les 6 instruments du T basique |
| ND | Navigation Display | Carte, route, waypoints, radar météo |
| FMS | Flight Management System | Plan de vol programmé, calculs de navigation GPS/INS |
| HUD | Head-Up Display | Projection sur le pare-brise (vitesse, assiette, guidage) |
6 Synthèse et quiz
Tableau récapitulatif : barométriques vs gyroscopiques
| Critère | Instruments barométriques | Instruments gyroscopiques |
|---|---|---|
| Principe | Pression atmosphérique | Gyroscope (rigidité en espace) |
| Énergie | Aucune (capsules anéroïdes) | Dépression ou électricité |
| Instruments | Anémomètre, altimètre, variomètre | Horizon, indicateur virage, conservateur de cap |
| Point fort | Fiables, autonomes | Stables, précis en virage |
| Limite | Sensibles au calage, retard VSI | Dérive gyro, besoin d'alimentation |
Exercice 5 — Panne instruments : que reste-t-il ?
En vol, une panne électrique totale survient. Le moteur tourne encore mais tous les circuits électriques sont coupés.
- Parmi les 6 instruments du T basique, lesquels continuent de fonctionner ? Pourquoi ?
- Le compas magnétique est-il affecté par la panne électrique ?
- Le pilote peut-il encore connaître sa vitesse, son altitude et sa vitesse verticale ?
- Quel instrument de cap lui reste-t-il et quelles sont ses limites ?
- Les 3 instruments barométriques (anémomètre, altimètre, variomètre) continuent de fonctionner car ils n'utilisent que la pression atmosphérique. Les 3 gyroscopiques (horizon, indicateur virage, conservateur de cap) s'arrêtent progressivement quand le gyroscope décélère.
- Non. Le compas magnétique fonctionne sans électricité — c'est une simple boussole à bain de liquide.
- Oui. L'anémomètre (vitesse), l'altimètre (altitude) et le variomètre (Vz) sont tous barométriques et indépendants du circuit électrique.
- Le compas magnétique. Ses limites : il oscille en virage et en turbulences, il est affecté par les erreurs de déclinaison magnétique et de déviation due aux masses métalliques.
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Crédits photographiques
- [ANF-410] Anémomètre Cessna 172 — Photo : Bin im Garten, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0
- [ANF-411] Altimètre Cessna 172 — Photo : Bin im Garten, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0
- [ANF-412] Horizon artificiel Cessna 172 — Photo : Bin im Garten, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0
- [ANF-413] Conservateur de cap — Photo : Cleared as filed, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0
- [ANF-414] Glass cockpit KC-135 — Photo : MSgt Vernon T. De Groot / U.S. Air Force, Wikimedia Commons, domaine public
