| Atelier 4 — Instruments de bord et cockpit
Reconstitue le T basique (Basic T) (6 instruments), lis les arcs couleur de l'anémomètre (Airspeed Indicator), distingue IAS et TAS, utilise les calages altimétriques (altimeter settings) (QNH, QFE, 1013), comprends les instruments gyroscopiques et découvre l'avionique moderne (glass cockpit) — le programme § 1.4 du BIA.
1 Norme couleurs universelle
Avant de lire un seul cadran, il faut connaître le code couleur international (standard color markings). Tous les instruments de bord (flight instruments) utilisent les mêmes couleurs, partout dans le monde (norme OACI / ICAO / FAA).
| Couleur | Signification | Exemple cockpit |
|---|---|---|
| ○ BLANC | Condition spéciale / particulière | Arc blanc de l'anémomètre : volets (flaps) sortis autorisés |
| ● VERT | Normal / sûr / autorisé | Arc vert : vitesse de croisière (cruise speed) normale |
| ● JAUNE | Attention / précaution (caution) | Arc jaune : zone de prudence (turbulences seulement) |
| ● ROUGE | Danger / interdit / action | Trait rouge VNE : vitesse à ne jamais dépasser (Never Exceed) |
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 (instrument panel) différent, mais on y retrouve toujours 6 instruments de conduite (flight instruments) disposés de la même façon. Cette disposition normalisée s'appelle le T basique (Basic T / Standard T).
Disposition en T
La barre horizontale du T regroupe : Anémomètre — Horizon artificiel — Altimètre. La barre verticale passe par : Horizon artificiel — Directionnel (conservateur de cap).
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 (atmospheric pressure) pour fonctionner. Ils n'ont besoin d'aucune source électrique — une capsule anéroïde (aneroid capsule) (membrane flexible) suffit.
L'anémomètre (Airspeed Indicator — ASI)
Mesure la vitesse de l'avion par rapport à l'air (airspeed). C'est l'instrument le plus critique pour éviter le décrochage (stall) (trop lent) ou la survitesse (overspeed) (trop rapide).
Principe : le tube de Pitot (Pitot tube)
Un tube de Pitot (Pitot tube) placé à l'avant de l'avion capture la pression totale (total pressure) (statique + dynamique). La différence entre cette pression et la pression statique (static pressure) donne la pression dynamique (dynamic / ram pressure), qui est proportionnelle à la vitesse.
Les arcs couleur de l'anémomètre (color arcs)
| Arc | Vitesses (V-speeds) | Signification |
|---|---|---|
| Blanc | VS0 → VFE | Plage d'utilisation des volets (flap operating range) |
| Vert | VS1 → VNO | Plage de vol normal (normal operating range) |
| Jaune | VNO → VNE | Zone de prudence (caution range) — air calme uniquement |
| Trait rouge | VNE | Vitesse à ne jamais dépasser (Never Exceed speed) |
Référence : les V-speeds essentielles
| Abréviation | Anglais | Français |
|---|---|---|
| VS0 | Stall speed, landing configuration | Vitesse de décrochage, config. atterrissage (volets sortis) |
| VS1 | Stall speed, clean configuration | Vitesse de décrochage, lisse (volets rentrés) |
| VFE | Maximum Flap Extended speed | Vitesse max volets sortis |
| VNO | Maximum structural cruising speed | Vitesse max de croisière (début arc jaune) |
| VNE | Never Exceed speed | Vitesse à ne jamais dépasser |
| VR | Rotation speed | Vitesse de rotation au décollage |
| VX | Best angle-of-climb speed | Meilleur angle de montée |
| VY | Best rate-of-climb speed | Meilleur taux de montée |
IAS vs TAS — « plus haut, plus chaud : plus vite »
L'anémomètre affiche une vitesse indiquée (IAS — Indicated Airspeed). En altitude, l'air est moins dense : la vitesse vraie (TAS — True Airspeed) est supérieure à l'IAS. L'anémomètre sous-estime donc la vitesse réelle en altitude.
L'altimètre (Altimeter)
Mesure l'altitude grâce à la pression atmosphérique qui diminue avec la hauteur (height). Il fonctionne avec une capsule anéroïde (aneroid capsule) qui se dilate quand la pression baisse.
Les trois calages altimétriques (altimeter settings)
L'altimètre doit être réglé sur une référence de pression. Selon la phase de vol (flight phase), on utilise un calage différent :
| Calage (setting) | Référence | Utilisation |
|---|---|---|
| QNH | Pression ramenée au niveau de la mer (sea level pressure) | Vol VFR, approche — affiche l'altitude AMSL (Above Mean Sea Level) |
| QFE | Pression au niveau de l'aérodrome | Atterrissage (landing) — affiche la hauteur au-dessus du terrain (0 ft au sol) |
| 1013,25 hPa | Pression standard (standard atmosphere) | En croisière au-dessus de l'altitude de transition (transition altitude) — niveaux de vol (Flight Levels — FL) |
Le variomètre (VSI — Vertical Speed Indicator)
Indique si l'avion monte (climb) ou descend (descent) et à quelle vitesse verticale (vertical speed) (en ft/min ou m/s). L'aiguille au centre = vol en palier (level flight). 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 (gyroscope) : une toupie tournant à très grande vitesse (~6 000 tr/min) qui résiste aux changements d'orientation grâce à la rigidité en espace (rigidity in space).
L'horizon artificiel (Attitude Indicator — AI)
C'est l'instrument maître du T basique. Il montre l'assiette (pitch) (nez haut/bas) et l'inclinaison (bank) (ailes droite/gauche) de l'avion par rapport à l'horizon.
| Élément affiché | Ce qu'il montre |
|---|---|
| Ligne d'horizon | Bleu = ciel (sky), brun = sol (ground). La ligne bouge, pas l'avion. |
| Maquette avion (miniature aircraft) | Petit symbole fixe au centre — représente l'avion « vu de derrière » |
| Graduations de roulis (roll / bank marks) | En arc au sommet : 0°, 10°, 20°, 30°, 60°, 90° |
| Graduations de tangage (pitch marks) | Lignes horizontales : ±5°, ±10°, ±15°, ±20° |
L'indicateur de virage et la bille (Turn Coordinator & Slip/Skid Ball)
L'indicateur de virage montre le taux de virage (rate of turn) (lacet / yaw). La bille indique si le virage est symétrique (coordinated turn).
| Situation | Position de la bille | Correction |
|---|---|---|
| Virage symétrique parfait (coordinated turn) | Centrée | Aucune |
| Dérapage (skid) (trop de pied) | Bille du côté extérieur | Moins de palonnier (rudder) |
| Glissade (slip) (pas assez de pied) | Bille du côté intérieur | Plus de palonnier du côté de la bille |
Taux de virage standard (Standard Rate Turn)
Un virage à taux 1 (standard rate) = 3°/s = 360° en 2 minutes. C'est le virage de référence en IFR (Instrument Flight Rules) (vol aux instruments).
Le conservateur de cap (Heading Indicator — HI / Directional Gyro — DG)
Affiche le cap magnétique (magnetic heading) de l'avion. Plus stable que le compas magnétique, mais il dérive (precesses) lentement (~1° toutes les 15 min) et doit être recalé régulièrement sur le compas.
Le compas magnétique (Magnetic Compass)
Simple boussole aéronautique. Seul instrument à indiquer le nord magnétique (magnetic north) sans alimentation électrique. Ses limites : oscillations en virage, erreurs dues à la déclinaison magnétique (magnetic variation) et aux masses métalliques du fuselage (deviation).
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 (Engine Instruments)
Ces instruments surveillent le bon fonctionnement du moteur. Ils utilisent tous le code couleur standard (standard color markings) (vert = normal, jaune = attention, rouge = danger).
| Instrument | Mesure | Unité |
|---|---|---|
| Tachymètre (Tachometer) | Régime moteur (engine RPM) | RPM |
| Manomètre d'huile (Oil Pressure Gauge) | Pression d'huile (oil pressure) | bar / psi |
| Thermomètre d'huile (Oil Temperature Gauge) | Température d'huile (oil temp.) | °C |
| EGT (Exhaust Gas Temperature) | Température des gaz d'échappement | °C |
| CHT (Cylinder Head Temperature) | Température culasse cylindre | °C |
| Jauge carburant (Fuel Gauge) | Quantité de carburant (fuel) restante | litres / gallons |
Avionique moderne — le glass cockpit
Les avions modernes remplacent les cadrans ronds par des écrans numériques (digital displays). 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
- [ANF-415] Turn Coordinator Cessna 172 — Photo : Bin im Garten, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0
- [ANF-418] Compas magnétique Cessna 172 — Photo : Bin im Garten, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0
