Brevet de pilote d'aéronef/Vol aux instruments
Un pilote effectue un vol selon les règles de vol aux instruments lorsqu’il respecte un certain nombre de règles lui permettant, avec l'aide de ses instruments et du contrôle aérien, de maintenir son avion dans une configuration propre au vol (altitude, vitesse), et suivre une trajectoire imposée par les organismes de circulation aérienne (pour assurer la séparation avec le relief, les obstacles et les autres avions), et respecter la règlementation et les procédures publiées. Notamment, lorsqu’il n’est pas possible d’avoir les conditions météorologiques qui permettent de voler à vue le vol doit s'effectuer selon les règles de vol aux instruments.
Historique
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Très tôt après les premiers vols, les pilotes ont cherché à repousser leurs limites par mauvaises conditions météorologiques. Le développement des vols commerciaux, d’abord de courrier, puis de fret et de passagers, les y a poussés. Déjà en 1910, on embarque une radio à des fins militaires, pour faire de l'avion un véritable outil d'observation du champ de bataille. L'année suivante, on s'essaye aux vols de nuit.
Plus tard, en 1920, la marine américaine déroule un câble sous la mer qui trace une route électromagnétique de près de 100 milles nautiques (185 km). Un hydravion rejoint ainsi un navire au large des côtes et retourne à sa base en recevant un signal à son bord. En 1923, les Américains installent des balises lumineuses sur plusieurs centaines de kilomètres pour permettre de guider les pilotes la nuit.
La même année, en France, des avions sont équipés des premiers cadres goniométriques qui permettent de détecter la direction de provenance d'un signal radio émis par une station au sol. Le radiocompas est né ! Ainsi que la première tour de contrôle l'année suivante à l'aéroport du Bourget. Équipée elle aussi d'un goniomètre, elle peut guider les avions jusqu'au terrain en leur indiquant la route à suivre. La première radiobalise à usage aéronautique est installée en 1925 à Orly.
Si en 1929, on démontre aux États-Unis que le vol aux instruments est possible grâce à un horizon artificiel, un altimètre de précision et une aide au sol, il faut attendre 1930 pour que Gaston Génin effectue le premier atterrissage en conditions réelles aux instruments. Alors qu’il passe le terrain de Dortmund dans la brume, l'opérateur au sol lui transmet le signal ZZ. Il tourne alors à gauche de 12°, s'éloigne pendant 3 minutes guidé par l'opérateur, fait demi-tour par la droite en une minute, revient vers la piste, sort de la couche à quelques mètres du sol et se pose.
Le premier Système d'atterrissage aux instruments rudimentaire est installé à l'aéroport de New York en 1932 et a l'aéroport du Bourget en 1933. À partir 1935 en France, il faut être capable d'effectuer un atterrissage sans visibilité pour devenir pilote de ligne. Pendant la Seconde Guerre mondiale, la technique du radar est largement améliorée. On met au point les bases du système Loran où un navigateur à bord de l'avion mesure la différence de propagation de 2 signaux émis par des stations au sol pour en déduire sa position au-dessus de l'Europe.
En 1946, Orly est équipé pour l'atterrissage sans visibilité. C'est dans les années 1950 que l’on installe les premiers VOR aux États-Unis, en France il faudra attendre 1953 pour voir le premier d'entre eux à Orgeval puis Coulommiers, et Bray en 1957. En 1955, le premier radar météo fait son apparition à bord d'un DC-3. En 1961, le système devient obligatoire pour tous les vols de transport aérien public en Europe. Intégrant les progrès dans les pilotes automatiques, la Caravelle est le premier avion à se poser sans l'aide du pilote (qui doit quand même freiner puis rouler jusqu'au parc de stationnement) en 1962.
À Londres en 1965, le Trident est le premier appareil à atterrir en conditions réelles, avec des passagers, par des conditions dites de catégorie II soit 200 pieds (66 m) de plafond et 400 m de visibilité. En 1969, encore la Caravelle, un avion de ligne est certifié pour l'atterrissage avec des passagers en catégorie IIIA soit 100 pieds (33 m) de plafond et 200 m de visibilité (à 140 nœuds - près de 260 km/h ou de 72 m/s, c’est la distance franchie en 3 s). C'est un Airbus A300 qui réalise le premier atterrissage en catégorie IIIB en 1976 avec 125 m de visibilité.
Les systèmes d'alerte de trafic et d'évitement de collision avec d'autres aéronefs ou le système avertisseur de proximité du sol font leur apparition dans les années 1990, décennie qui popularise aussi le GPS inventé 15 ans plus tôt pour des applications militaires. Avec l’ADS-B, les avions envoient maintenant leur position au contrôle aérien sans que celui-ci n'ait besoin d'un radar. Un nouveau système, l'EGPWS permet maintenant aux pilotes de visualiser une représentation du sol en trois dimensions sur un écran, d’après une base de données du relief. On retrouve ce type d'écran sur les 737-800 (nouvelle génération)
Horizon artificiel
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L'horizon artificiel ou indicateur d'assiette est un instrument de pilotage indiquant au pilote l'inclinaison par rapport à l'horizontale de son aéronef dans un espace à trois dimensions.
Il se présente sous la forme d'une boule dont l'hémisphère supérieure est peint en bleu pour représenter le ciel. La moitié inférieure, marron, représente la terre. Elle est stabilisée par un gyroscope. Devant cette boule se situe une maquette symbolisant l'avion (très simplifié), vu selon son axe longitudinal.
La boule est graduée de part et d’autre de la ligne d'horizon pour indiquer l'angle de tangage (piqué ou cabré). Le cadre de l'instrument est lui aussi gradué sur ses côtés pour indiquer l'angle de roulis.
Deux techniques permettent de créer le mouvement rotatif du gyroscope :
- Le gyroscope peut être entrainé par un moteur électrique. Dans ce cas, un drapeau rouge signale le non-fonctionnement de l'instrument, et un bouton permet de le régler sur l'horizontale avant le décollage.
- Il peut être entrainé par dépression, à l'aide d'une pompe à succion. Dans ce cas, la position de repos du gyroscope est la verticale, aucun réglage n'est nécessaire avant le décollage. Le fonctionnement de l'appareil peut être vérifié en consultant l'indicateur du système de dépression, ou en s'assurant lors de virages, pendant le roulage de l'appareil, que l'horizon reste stable.
Sur certains modèles, un autre instrument, la bille, peut être intégré. Une bille se déplaçant librement dans un tube de verre incurvé sert de référence horizontale au sol et aide à effectuer un virage coordonné en vol : la gravité ou la force centrifuge attirent la bille vers le bas, un dérapage l'attire sur le côté. Les instruments modernes à écran plat continuent de représenter cette boule à l'aide d'un affichage à cristaux liquides.
