Comment Fonctionne Le Pilote Automatique

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Le pilote automatique est un système sophistiqué capable d'accomplir les mêmes tâches qu'un pilote. En savoir plus sur le pilote automatique et découvrir comment le pilote automatique contrôle un avion.

En 1931, l'aviateur américain Wiley Post a piloté son monomoteur Lockheed Vega - le "Winnie Mae" - dans le monde entier en un temps record de huit jours, 15 heures et 51 minutes. La poste avait un navigateur du nom de Harold Gatty pour l’aider à rester vigilant et à lutter contre la fatigue lors de ce vol historique. Mais quand Post est devenu la première personne à faire le tour du monde en solo en 1933, il a dû tout faire sans une paire de mains supplémentaire. Le secret de son succès, ou du moins un de ses secrets, était simple. pilote automatique qui a dirigé l'avion pendant qu'il se reposait.

Galerie d'images d'avion

Aujourd'hui, les pilotes automatiques sont des systèmes sophistiqués qui remplissent les mêmes fonctions qu'un pilote hautement qualifié. En fait, pour certaines routines et procédures en vol, les pilotes automatiques sont encore meilleurs qu'une paire de mains humaines. Ils ne font pas que rendre les vols plus fluides - ils les rendent plus sûrs et plus efficaces.

Dans cet article, nous examinerons le fonctionnement des pilotes automatiques en examinant leurs composants principaux, leur collaboration - et ce qui se passera s'ils échouent.

Galerie vidéo: Avions

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Pilotes automatiques et avionique

Comment fonctionne le pilote automatique: comment

Les pilotes automatiques, ou pilotes automatiques, sont des dispositifs permettant de contrôler des engins spatiaux, des aéronefs, des engins nautiques, des missiles et des véhicules sans intervention humaine constante. La plupart des gens associent les pilotes automatiques aux aéronefs, c'est ce que nous soulignerons dans cet article. Les mêmes principes s'appliquent toutefois aux pilotes automatiques qui contrôlent tout type de navire.

Dans le monde des aéronefs, le pilote automatique est plus précisément décrit comme le système de contrôle de vol automatique (AFCS). Un AFCS fait partie d'un avion avionique - les systèmes, équipements et dispositifs électroniques utilisés pour contrôler les systèmes de touches de l'avion et de son vol. En plus des systèmes de commande de vol, l'avionique comprend des composants électroniques pour les communications, la navigation, la prévention des collisions et les conditions météorologiques. L’utilisation initiale d’un AFCS était de fournir une aide au pilote pendant les phases de vol fastidieuses, telles que les croisières à haute altitude. Les pilotes automatiques avancés peuvent faire beaucoup plus, réalisant même des manœuvres très précises, telles que l’atterrissage d’un avion dans des conditions de visibilité nulle.

Bien que les systèmes de pilote automatique soient très diversifiés, la plupart peuvent être classés en fonction du nombre de pièces ou de surfaces qu’ils contrôlent. Pour comprendre cette discussion, il est utile de se familiariser avec les trois surfaces de contrôle de base qui affectent l’attitude de l’avion. Les premiers sont les ascenseurs, qui sont des dispositifs sur la queue d’un avion qui contrôlent le tangage (le balancement d’un aéronef autour d’un axe horizontal perpendiculaire à la direction du mouvement). le gouvernail est également situé sur la queue d'un avion. Lorsque le gouvernail est incliné sur tribord (à droite), l’aéronef tangue - tourne sur un axe vertical - dans cette direction. Lorsque le gouvernail est incliné vers bâbord (à gauche), l'embarcation tangue dans la direction opposée. Finalement, ailerons sur le bord arrière de chaque aile, faites rouler l'avion d'un côté à l'autre.

Les pilotes automatiques peuvent contrôler tout ou partie de ces surfaces. UNE pilote automatique mono-axe gère un seul ensemble de commandes, généralement les ailerons. Ce type simple de pilote automatique est connu sous le nom de "niveleur d'aile" car, en contrôlant le roulis, il maintient les ailes de l'avion sur une quille uniforme. UNE pilote automatique à deux axes gère les ascenseurs et les ailerons. Enfin, un pilote automatique à trois axes gère les trois systèmes de contrôle de base: les ailerons, les ascenseurs et le gouvernail.

Quels sont les éléments de base d’un pilote automatique lui permettant d’exercer un contrôle sur ces surfaces? Nous explorerons la réponse à cette question dans la section suivante.

Pièces de pilote automatique

Comment fonctionne le pilote automatique: fonctionne

Le cœur d’un système de contrôle de vol automatique moderne est un ordinateur doté de plusieurs processeurs à grande vitesse. Pour rassembler les informations nécessaires au contrôle de l'avion, les processeurs communiquent avec des capteurs situés sur les principales surfaces de contrôle. Ils peuvent également collecter des données provenant d'autres systèmes et équipements d'avion, notamment des gyroscopes, des accéléromètres, des altimètres, des compas et des indicateurs de vitesse.

Les processeurs de l'AFCS prennent ensuite les données d'entrée et, à l'aide de calculs complexes, les comparent à un ensemble de modes de contrôle. Un mode de contrôle est un paramètre entré par le pilote qui définit un détail spécifique du vol. Par exemple, il existe un mode de contrôle qui définit la manière dont l'altitude d'un aéronef sera maintenue. Il existe également des modes de contrôle permettant de maintenir la vitesse, le cap et la trajectoire de vol.

Ces calculs déterminent si le plan obéit aux commandes configurées dans les modes de contrôle. Les processeurs envoient ensuite des signaux à divers servomécanisme unités. Un servomécanisme, ou servo, est un dispositif qui permet un contrôle mécanique à distance. Un servo existe pour chaque surface de contrôle incluse dans le système de pilote automatique. Les servos suivent les instructions de l'ordinateur et utilisent des moteurs ou des systèmes hydrauliques pour déplacer les gouvernes de l'embarcation, en s'assurant que l'avion conserve sa trajectoire et son assiette.

L'illustration ci-dessus montre les relations entre les éléments de base d'un système de pilote automatique. Par souci de simplicité, une seule surface de contrôle - le gouvernail - est représentée, bien que chaque surface de contrôle ait un agencement similaire. Notez que le schéma de base d’un pilote automatique ressemble à une boucle, avec des capteurs envoyant des données au calculateur de pilote automatique, qui traite les informations et transmet les signaux au servo, ce qui déplace la gouverne, ce qui modifie l’attitude du plan, ce qui crée une nouvel ensemble de données dans les capteurs, ce qui relance tout le processus. Ce type de boucle de rétroaction est essentiel au fonctionnement des systèmes de pilote automatique. Il est tellement important que nous examinions le fonctionnement des boucles de rétroaction dans la section suivante.

L'invention du pilote automatique

Le célèbre inventeur et ingénieur Elmer Sperry a breveté le gyrocompas en 1908, mais c'est son fils, Lawrence Burst Sperry, qui a pour la première fois testé en vol un tel appareil dans un avion. Le pilote automatique de la jeune Sperry utilisait quatre gyroscopes pour stabiliser l'avion et a mené à de nombreuses premières, dont le premier vol de nuit de l'histoire de l'aviation. En 1932, la société Sperry Gyroscope développa le pilote automatique que Wiley Post utiliserait lors de son premier vol en solo autour du monde.

Systèmes de contrôle du pilote automatique

Comment fonctionne le pilote automatique: automatique

Un pilote automatique est un exemple de Système de contrôle. Les systèmes de contrôle appliquent une action basée sur une mesure et ont presque toujours un impact sur la valeur mesurée. Un exemple classique de système de contrôle est le boucle de rétroaction négative qui contrôle le thermostat dans votre maison. Une telle boucle fonctionne comme ceci:

  1. C'est l'été, et un propriétaire règle son thermostat à la température ambiante souhaitée, soit 78° F.
  2. Le thermostat mesure la température de l'air et la compare à la valeur préréglée.
  3. Au fil du temps, l'air chaud à l'extérieur de la maison augmentera la température à l'intérieur de la maison. Lorsque la température à l'intérieur dépasse 78° F, le thermostat envoie un signal au climatiseur.
  4. La climatisation clique et rafraîchit la pièce.
  5. Lorsque la température dans la pièce revient à 23° C, un autre signal est envoyé au climatiseur, qui s'éteint.

C'est ce qu'on appelle une boucle de rétroaction négative, car le résultat d'une certaine action (le clic sur l'unité de climatisation) empêche toute exécution ultérieure de cette action. Toutes les boucles de rétroaction négative nécessitent un récepteur, une centre de contrôle Et un effecteur. Dans l'exemple ci-dessus, le récepteur est le thermomètre qui mesure la température de l'air. Le centre de contrôle est le processeur à l'intérieur du thermostat. Et l'effecteur est l'unité de climatisation.

Les systèmes de contrôle de vol automatisés fonctionnent de la même manière. Prenons l'exemple d'un pilote qui a activé un pilote automatique à un axe - le soi-disant niveleur d'aile mentionné précédemment.

  1. Le pilote définit un mode de contrôle pour maintenir les ailes en position horizontale.
  2. Cependant, même dans l'air le plus doux, une aile finira par plonger.
  3. Les gyroscopes (ou autres capteurs de position) situés sur l'aile détectent cette déviation et envoient un signal au calculateur de pilote automatique.
  4. Le calculateur de pilote automatique traite les données d'entrée et détermine que les ailes ne sont plus de niveau.
  5. L'ordinateur du pilote automatique envoie un signal aux servos qui contrôlent les ailerons de l'avion. Le signal est une commande très spécifique qui demande au servo d’effectuer un réglage précis.
  6. Chaque servo est équipé d'un petit moteur électrique équipé d'un embrayage à friction qui, par un câble à bride, serre le câble d'aileron. Lorsque le câble bouge, les surfaces de contrôle bougent en conséquence.
  7. Au fur et à mesure que les ailerons sont ajustés en fonction des données d'entrée, les ailes se déplacent vers le niveau.
  8. Le calculateur de pilote automatique supprime la commande lorsque le capteur de position sur l'aile détecte que les ailes sont à nouveau à niveau.
  9. Les servos cessent d’appuyer sur les câbles des ailerons.

Cette boucle, illustrée ci-dessus dans le diagramme, fonctionne en continu, plusieurs fois par seconde, beaucoup plus rapidement et sans heurts qu’un pilote humain ne le pourrait. Les pilotes automatiques à deux et trois axes obéissent aux mêmes principes en utilisant plusieurs processeurs qui contrôlent plusieurs surfaces. Certains avions ont même des ordinateurs à poussée automatique pour contrôler la poussée des moteurs. Les systèmes de pilote automatique et d'auto-poussée peuvent fonctionner ensemble pour effectuer des manœuvres très complexes.

Échec du pilote automatique

Les pilotes automatiques peuvent contrôler un avion beaucoup plus facilement que les pilotes humains.

Les pilotes automatiques peuvent contrôler un avion beaucoup plus en douceur que les pilotes humains peuvent.-

Les pilotes automatiques peuvent échouer et échouent. Un problème courant est une sorte de défaillance du servo, due à un moteur défectueux ou à une mauvaise connexion. Un capteur de position peut également tomber en panne, entraînant une perte des données d'entrée sur l'ordinateur du pilote automatique. Heureusement, les pilotes automatiques pour aéronefs pilotés sont conçus comme des systèmes à sécurité intégrée. En d’autres termes, aucune défaillance du pilote automatique ne peut empêcher l’utilisation efficace de la dérogation manuelle. Pour outrepasser le pilote automatique, un membre de l’équipage doit simplement désengager le système, soit en faisant basculer un commutateur d’alimentation, soit, si cela ne fonctionne pas, en tirant sur le coupe-circuit du pilote automatique.

Certains accidents d'avion ont été imputés à des situations dans lesquelles les pilotes n'ont pas réussi à désengager le système de contrôle de vol automatique. Les pilotes finissent par se battre contre les paramètres gérés par le pilote automatique, incapables de comprendre pourquoi l'avion ne fera pas ce qu'ils lui demandent. C'est la raison pour laquelle les programmes d'instruction au pilotage mettent l'accent sur la pratique pour un tel scénario. Les pilotes doivent savoir utiliser toutes les fonctionnalités d'un AFCS, mais ils doivent également savoir comment l'éteindre et voler sans lui. Ils doivent également respecter un calendrier de maintenance rigoureux pour s'assurer que tous les capteurs et servos sont en bon état de fonctionnement. Tous les ajustements ou corrections dans les systèmes clés peuvent nécessiter que le pilote automatique soit peaufiné. Par exemple, une modification apportée aux instruments gyroscopiques nécessitera un réalignement des paramètres de l'ordinateur du pilote automatique.

Le crash de John F. Kennedy Jr.

Beaucoup de spéculations ont eu lieu sur la cause de l'accident d'avion qui a tué John F. Kennedy Jr., avec son épouse Carolyn Bessette Kennedy et sa sœur Lauren Bessette, le 16 juillet 1999. Bien que le National Transportation Safety Board (NTSB) ) a déterminé que la cause probable de l'accident était une erreur du pilote due à une désorientation spatiale, certains insistent sur le fait qu'une panne mécanique - peut-être même une panne liée au pilote automatique - a contribué à l'épave. -

L'avion, un Piper PA-32R-301, Saratoga II, N9253N, était équipé d'un système de contrôle de vol automatique Bendix / King série 150, un pilote automatique à deux axes qui contrôlait le tangage et le roulis. L'enquête du NTSB a révélé que le pilote automatique avait mal fonctionné une ou deux fois avant l'accident, ce qui a permis à l'avion de changer de cap. Le problème nécessitait de désengager le pilote automatique, puis de le réengager.

Un tel problème avec le pilote automatique aurait pu contribuer aux événements qui ont conduit à l'épave, mais il semble peu probable. En fait, certains rapports indiquent que le pilote automatique avait déjà été désengagé avant que l'avion ne rencontre des problèmes.

Systèmes de pilote automatique modernes

Les pilotes automatiques les plus récents peuvent exécuter un plan de vol complet.

Les pilotes automatiques les plus récents peuvent exécuter un plan de vol complet.

De nombreux pilotes automatiques modernes peuvent recevoir des données d’un Système de positionnement global Récepteur (GPS) installé sur l’avion. Un récepteur GPS peut déterminer la position d'un avion dans l'espace en calculant la distance qui le sépare de trois satellites ou plus du réseau GPS. Armé de telles informations de positionnement, un pilote automatique peut faire plus que maintenir un avion droit et à niveau - il peut exécuter un plan de vol.

La plupart des jets commerciaux possèdent de telles capacités depuis un certain temps, mais les avions les plus petits incorporent des systèmes de pilote automatique sophistiqués. Les nouveaux Cessna 182 et 206 quittent l'usine avec le cockpit intégré Garmin G1000, qui comprend un pilote automatique électronique numérique associé à un directeur de vol. Le Garmin G1000 offre essentiellement toutes les capacités et tous les modes d’un système avionique à réaction, offrant ainsi un véritable contrôle de vol automatique à une nouvelle génération d’avions de l’aviation générale.

Wiley Post n'aurait pu rêver d'une telle technologie qu'en 1933.

Pour plus d'informations sur les pilotes automatiques, consultez les liens à la page suivante.

Régulateur de vitesse - Pilote automatique pour votre voiture

Les pilotes automatiques ne se trouvent pas seulement dans les avions. Les navires les ont aussi, bien qu'ils soient souvent connus sous des noms différents. Certains capitaines se réfèrent au pilote automatique de leur navire comme "Metal Mike", un nom ludique qui est apparu peu de temps après qu'Elmer Sperry ait inventé le gyrocompas.

D'autres se réfèrent à l'appareil en tant qu '"autohelmsman", car il assume le rôle de barreur, dirigeant le navire efficacement sans aucune intervention humaine. Même votre voiture, s'il s'agit d'un modèle plus récent, dispose d'un système de pilote automatique. C'est ce qu'on appelle le régulateur de vitesse, et c'est un autre exemple classique de système de contrôle. Le régulateur de vitesse régule automatiquement la vitesse de votre voiture à l'aide d'une boucle de rétroaction comprenant un capteur de vitesse et l'accélérateur de la voiture.

Comment Fonctionne Le Pilote Automatique

FAQ - 💬

❓ Quand activer le pilote automatique ?

👉 La question qui se pose est de savoir à quel moment le pilote automatique doit être mis en marche. En principe, sur la plupart des avions de ligne, le P.A. est inactif avant que l'avion n'ait atteint une altitude de 400 pieds par rapport au sol.

❓ Quel est le but du pilote automatique ?

👉 On appelle « pilote automatique » un système qui permet de contrôler la trajectoire d'un véhicule de façon autonome, sans que la présence d'un être humain ne soit nécessaire.

❓ Comment régler un pilote automatique ?

👉 La plupart des gens savent comment activer et désactiver leur pilote et régler le cap à l'aide des boutons d'incrément de 10 degrés ou de 1 degré. Certains peuvent basculer entre le mode compas et le mode vent, mais dans la plupart des cas, c'est le cap du compas qui est utilisé.Сохраненная копия

❓ Comment fonctionne le pilote automatique d'un voilier ?

👉 Le pilote va se comporter comme un barreur qui naviguerait seulement au compas. Il va donner des coups de barre pour ramener le voilier sur sa route. On enclenche donc le pilote quand le bateau est sur le bon cap. A partir de ce moment, ce dernier va enregistrer le cap comme celui à tenir.

❓ Est-ce que les avions atterrissent automatiquement ?

👉 Cette technologie permet à l'appareil de se poser sans intervention du pilote, mais surtout sans utiliser les techniques de guidage au sol, explique le site Siècle Digital ce lundi. Actuellement, la plupart des avions atterrissent de manière automatique, mais il ne s'agit toutefois pas d'un pilotage autonome.

❓ Comment se passe le pilotage d'un avion ?

👉 Le pilotage d'un avion s'effectue autour de trois axes : le roulis, le lacet et le tangage. Pour cela, le pilote agit sur les gouvernes de vol de l'avion grâce au manche et aux palonniers. Pour piloter un avion, il est nécessaire de savoir contrôler en permanence trois axes : le roulis, le lacet et le tangage.


Supplément Vidéo: Comment le Pilote Automatique Fonctionne en Avion ?.




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