Appareils, instruments ou installations qui entrent dans la construction d’un avion, en dehors des appareils propulseurs et de la cellule.

Instruments de mesure des performances

L’utilisation convenable d’un avion, nécessaire notamment pour des raisons de sécurité, implique de bien connaître un certain nombre de paramètres du vol (vitesse, altitude, orientation de l’avion), pour lesquels des appareils de mesure adaptés ont été développés.

Instruments de mesure de la vitesse

Ils mesurent la vitesse par rapport à l’air au milieu duquel se déplace l’avion et non la vitesse par rapport au sol. On obtient cette dernière en effectuant une correction qui tient compte de la vitesse du vent. Quels que soient le type d’instrument et son domaine d’utilisation, la mesure de la vitesse est ramenée à la mesure d’une différence de pression entre la pression mesurée au droit d’un orifice débouchant face au courant d’air, dite pression totale, et la pression mesurée au droit d’un orifice parallèle à l’écoulement, dite pression statique. Ces deux prises de pression sont généralement portées par une perche à l’extrémité du fuselage ou en avant de l’aile. Lorsque la vitesse est suffisamment faible pour que l’air puisse être considéré comme incompressible, l’instrument, qui est alors appelé anémomètre, donne la valeur non pas de la vitesse vraie, mais du produit de celle-ci par la racine carrée de la densité de l’air à l’altitude de vol . Dans le cas où l’air est compressible, les lois aérodynamiques sont alors différentes, et l’instrument, qui doit être gradué différemment, donne la valeur du nombre de Mach et est appelé machmètre.

Instruments de mesure de l’altitude

Pendant longtemps, l’altitude a été déduite de la mesure de la pression atmosphérique ambiante ; les appareils correspondants étaient dénommés altimètres barométriques. Mais l’évolution de la pression ambiante avec l’altitude dépend du lieu à la surface de la Terre et des conditions météorologiques, et l’utilisation de tels appareils nécessite la connaissance de la pression au sol. Un inconvénient plus grave tient au fait que l’on obtient ainsi l’altitude au-dessus du niveau de la mer et non l’altitude par rapport au relief survolé. Aussi fait-on presque exclusivement appel maintenant à des radio-altimètres. Ceux-ci mesurent en fait le temps qui s’écoule entre l’émission, à bord de l’avion, d’une impulsion radio-électrique et la réception de cette même onde après réflexion sur le sol ; en divisant le temps obtenu par la vitesse de propagation des ondes, soit 300 000 km/s, on obtient le double de l’altitude cherchée. Ce type d’appareil très simple donne de bons résultats. Il existe également un autre type de radio-altimètre, dit radio-altimètre à modulation de fréquence. Son principe repose sur l’émission d’une onde continue de fréquence variable, de telle sorte que l’onde réfléchie sur le sol présente, lorsqu’elle est reçue par l’appareil, une fréquence différente de celle de l’onde émise à ce moment ; le mélange de ces deux ondes donne alors naissance à des battements dont la fréquence est proportionnelle à l’altitude. Les longueurs d’onde utilisées dans ces divers appareils sont très courtes, et la précision obtenue est de l’ordre de 50 cm.

Instruments de mesure de l’orientation de l’avion

Le pilotage d’un avion nécessite de connaître sa position autour de trois axes : axe de roulis, axe de tangage et axe de lacet. Les instruments de mesure correspondants sont fondés sur l’utilisation du gyroscope, dont la propriété fondamentale réside dans le fait que son axe de rotation reste parallèle à une direction fixe, quels que soient les mouvements imprimés à l’ensemble. Un gyroscope permet donc de détecter toute inclinaison de son support autour d’un axe différent de son axe de rotation.

Les instruments gyroscopiques comportent un gyroscope suspendu par son centre de gravité dans un montage à la Cardan, dont les cadres sont équipés de capteurs mesurant les angles de rotation. Toutefois, comme les gyroscopes matérialisent une direction fixe par rapport à l’espace absolu, il est nécessaire d’effectuer une correction tenant compte de la rotation de la Terre et appelée correction de précession apparente.

On distingue deux instruments gyroscopiques : l’horizon artificiel, qui matérialise l’orientation de l’avion par rapport à la verticale terrestre, et le directionnel, qui définit le cap de l’avion. On améliore souvent le directionnel en corrigeant certaines erreurs de précession par comparaison avec un détecteur de champ magnétique terrestre. L’appareil ainsi réalisé est désigné sous le nom de compas gyromagnétique.

Instruments de contrôle des moteurs

Avec les modes de propulsion actuels, qui nécessitent le respect de tolérances assez serrées pour leurs paramètres de fonctionnement, ces appareils ont pris une place très importante, notamment sur le tableau de bord, dont ils couvrent une surface plus grande que les instruments de pilotage et de navigation.