Eléments d´aérodynamique
La mesure de la vitesse relative - l´anémomètre
3.5
La vitesse vraie (TRUE AIR SPEED = TAS)
3.5.1
Etalonnage de l´anémomètre
On a vu que la pression dynamique (Pd) est fonction de la masse volumique de l´air () ; or celle-ci varie avec la pression (donc avec l´altitude) et avec la température. Il est donc impossible d´étalonner les anémomètres pour toutes les valeurs possibles de . C´est pourquoi, par convention, les anémomètres sont étalonnés en atmosphère standard au niveau de la mer (ISA - MSL), c´est-à-dire pour une pression atmosphérique de 1013,2 hPa et une température de +15 °C, conditions pour lesquelles la masse volumique de l´air sec vaut = 1,225 kg/m3 et sa densité relative = 1 (voir fascicule 2 - Météorologie).
En conséquence, on peut dire que la CAS est l´indication que donnerait un anémomètre parfait branché sur des prises parfaites, volant au niveau de la mer en atmosphère standard :
On a vu (§ 3.1) que la vitesse vraie est donnée par la relation :
qui fait intervenir la masse volumique REELLE de l´air (). Le rapport TAS / CAS vaut donc :
Comme ( / ) est l´inverse de la densité relative de l´air (), il vient :
On voit que l´égalité TAS = CAS ne sera vérifiée que si = 1, c´est-à-dire pour une altitude-densité égale à 0 (voir fascicule 2 - Météorologie).
3.5.2
Influence de la pression ou de l´altitude
On sait que la densité de l´air est fonction de sa pression et de sa température. En atmosphère standard (ISA), la densité diminue lorsque l´altitude augmente. En conséquence, pour une montée à CAS constante donc à IAS constante, la TAS augmente avec l´altitude.
Par exemple, en atmosphère standard (ISA), on obtient, en fonction de l´altitude-pression (1) :
à 0 ft :TAS = CAS
à 5000 ft :TAS = 1,078 CAS
à 10000 ft :TAS = 1,164 CAS
Si l´on se souvient que la portance et la traînée ont pour expression :
on peut constater, par exemple, qu´il faut une TAS de 107,8 kt à 5000 ft, en atmosphère standard, pour créer la même portance et la même traînée qu´une CAS de 100 kt au MSL.
La portance et la traînée diminuent avec la masse volumique de l´air mais l´équilibre L = G (portance = poids) est maintenu grâce à l´augmentation de vitesse résultant de la diminution de la traînée.
En première approximation, on peut admettre, entre 0 à 10.000 ft en atmosphère standard, que la TAS augmente en moyenne d´environ 1,6% pour une augmentation d´altitude de 1.000 ft.
3.5.3
Influence de la température
A pression constante, la densité de l´air diminue lorsque la température augmente. Il faut donc appliquer à la TAS, une correction qui sera fonction de l´écart entre la température réelle et la température qui régnerait au niveau de l´avion en conditions standard.
On peut considérer en première approximation que la TAS augmente de 1% pour un écart de température positif de 5° C par rapport à la température standard.
Exemple :
Soit une CAS de 100 kt. La TAS à 10.000 ft, en atmosphère standard (température = - 5°C), sera de 116,4 kt comme on l´a vu ci-dessus. A la même altitude-pression, mais avec une température de + 5°C (ISA + 10), la TAS est augmentée de 2 % et devient 116,4 x 1,02 = 118,7 Kt.
Ces méthodes de calcul de la TAS ne sont évidemment pas très pratiques. On utilise de préférence le calculateur de vol (Flight Computer) dont la description et le mode d´utilisation sont donnés en annexe du fascicule 2 - Navigation.
3.5.4
Calcul de la TAS à l´aide du computer
(Fig. 3.7)
Pour calculer la TAS, il faut connaître l´altitude-pression et la température extérieure que l´on appelle souvent COAT (Corrected Outside Air Temperature) (2), ou ce qui revient au même, l´altitude-densité.
Connaissant la CAS (ou RAS), la température extérieure et l´altitude-pression, on détermine la TAS comme suit :
- dans la fenêtre marquée AIRSPEED, sur le disque intérieur, placer l´une en face de l´autre les valeurs de la COAT et de l´altitude-pression (Pressure-Altitude) ;
- sur l´échelle extérieure, lire la vitesse vraie (TAS) en regard de la vitesse corrigée (CAS) de l´échelle mobile intérieure.
Fig 3.7
Exemple :
Alt-pression = 10000 ft ;
COAT = -10°C ; CAS = 100 kt.
Résultat : TAS = 115,5 kt.
3.5.5
Anémomètre à affichage direct de la TAS
Certains anémomètres sont équipés d´un disque mobile qui fait apparaître, dans une fenêtre du cadran, une échelle d´altitude-pression se déplaçant le long d´une échelle fixe de température, et une échelle de vitesse (TAS) se déplaçant au bord de l´échelle fixe de l´IAS (Fig. 3.8).
Le pilote peut commander manuellement la rotation du disque mobile pour aligner l´altitude pression et la température extérieure ce qui permet de lire simultanément l´IAS sur l´échelle fixe et la TAS sur l´échelle mobile.
Ce dispositif réalise en fait la même opération que celle indiquée ci-dessus pour le computer.
(1) L´altitude-pression est l´altitude lue sur l´altimètre calé sur 1013,2 hPa (voir fascicule 2 - Météorologie).
(2) Il s´agit de la température extérieure corrigée pour les effets de la compressibilité de l´air mais ces effets sont négligeables pour les vitesses inférieures à 200 kt.
voila c est simple