Brevet FR2685472A3 — publié le 19930625

FR 2685472 A3 19930625 FR 9116080 A 19911219 . Computeur altimétrique. . La présente invention concerne une règle à calcul spécialisée dans la résolution des problèmes d'altimétrie. Elle est tout spécialement destinée à un usage aéronautique. Elle permet d'effectuer rapidement tous les calculs d'al timétrie par la simple manipulation de deux réglettes et d'un curseur qui coulissent les uns par rapport aux autres. A la verticale d'un point donné la pression atmosphérique diminue avec l'altitude. Un altimètre barométrique utilise cette propriété : il mesure une diminution de pression et indique l'augmentation d'altitude qui lui correspond. Il est étalonné selon une atmosphère fictive, appelée atmosphère STANDARD, qui dans la majorité des cas est différente de réelle. L'indication de l'altimètre (fournie en pieds, parfois en mètres) correspond à la distance verticale qui, dans l'atmosphère STANDARD, sépare l'avion d'une surface isobare choisie par le pilote pour référence et dont la valeur est affichée à l'aide d'un bouton de calage (1) dans une fenêtre (2) située sur l'instrument. (Fig. 1) Compte tenu du fait que l'atmosphère réelle dans laquelle évolue l'avion n'est pas identique à l'atmosphère STANDARD qui a servi à étalonner l'altimètre, il faut corriger l'indication de celui-ci pour obtenir l'altitude vraie de l'avion. La correction est fonction de la température et de la situation barométrique du moment (anticyclonique ou dépressionnaire). Elle est habituellement calculée à la main et est sujette à de nombreuses erreurs de la part des personnes inexpérimentées. . Le "computeur altimétrique" présenté ci-dessous permet d'éviter toute erreur et d'obtenir les résultats recherchés plus rapidement que par le calcul. Son intérêt est double: Pédagogique d'abord car il permet de comprendre aisément le fonctionnement d'un altimètre barométrique et de bien voir quelles sont les principales erreurs dont sont entachées les indications qu'il fournit Opérationnel ensuite car il permet, sans calcul fastidieux, de déterminer avec une précision suffisante l'altitude vraie d'un avion à partir des différents paramètres en possession du pilote. I1 se compose de quatre pièces A - B - C - D. (Fig. 2) - Pièce A: c'est le support n se présente sous la forme d'un parallélé- pipède rectangle, plat et allongé, comprenant: dans dans sa partie droite une rainure (1) sur toute la longueur permettant à la pièce B de coulisser, dans sa partie gauche, gravé, un réseau d'échelles altimé triques (2), donnant des altitudes vraies en fonction de la températures réelle de l'atmosphère. La description précise de ce réseau figure en page 3, sur sur chaque flanc une rainure (3) permettant à la pièce D de coulisser par rapport à la pièce A. - Pièce B : c'est une réglette coulissant dans la rainure de la pièce A. Elle se présente sous la forme d'un parallélépipède de même longueur que la pièce A. Elle comprend: dans sa partie droite une rainure (4) sur toute la longueur, permettant à la pièce C de coulisser, dans sa partie gauche, gravée, une échelle de pressions graduée en Hectopascals (5), couvrant les valeurs rencontrées dans la basse atmosphère (de 1050 à 500 hPa). - Pièce C: c'est une réglette coulissant dans la rainure da la pièce B. Elle se présente sous la forme d'un parallélépipède de la même longueur que la pièce B. Elle est gravée selon une échelle graduée en pieds ou en mètres ou en pieds et en mètres, correspondant à l'atmosphère STANDARD (6). - Pièce D : c'est un curseur coulissant sur toute la longueur de la pièce A. Il se compose: d'une plaque transparente (7) sur laquelle sont gravées deux ligne perpendiculaires à l'axe longitudinal de la règle (8) (une ligne proche du bord supérieur, une ligne proche du bord in férieur). La plaque transparente peut être munie d'un dispositif optique grossissant (loupe) pour améliorer la lecture, deux pièces en L (9), solidaires de la plaque transparente et de même longueur que celle-ci, assurant le maintien du curseur sur la pièce A et lui permettant de coulisser. L'épaisseur des pièces A, B et C est telle que leurs faces supérieures soient au même niveau. Description précise du réseau de lignes de la pièces A (Fig. 3): I1 est constitué de lignes parallèles à l'axe de la règle (2) graduées en altitudes (les unités utilisées peuvent être des pieds ou des mètres). Pour être exploitables, les graduations doivent être espacées de 100 pieds (non représentées sur la figure). Chaque ligne correspond à un état de l'atmosphère réelle tel que sa température diffère de celle de l'atmosphère STANDARD d'une valeur constante à toutes les altitudes [par exemple -30 C,-20 C,-10 C... +300C] (1) Le calcul des graduations de chaque ligne est effectué en appliquant la formule suivante: Z = 221,3 X Tm x log10 1013,25/P Z étant l'altitude réelle exprimée en pieds, Tm étant la température moyenne observée dans la tranche d'air où est mesurée l'altitude (exprimée en degrés Kelvin) P étant la pression exprimée en hectopascals, mesurée à l'altitude Z. On utilise l'échelle des pressions de la pièce B pour tracer le réseau de la pièce A Le tableau ci-dessous donne les valeurs des altitudes vraies en fonction des pressions, pour les écarts de température suivants par rapport à l'atmosphère STANDARD : -300C, -20 C, -100C, OOC, +100C, +200C, +30"C La valeur indiquée par l'altimètre est celle qui correspond à l'écart 0 (colonne du centre) P -30 -20 -10 0 +10 +20 +30 188 35328 36825 384131 40000 1 418571 431751 44762 238 30850 32233 33617 35000 36383 37767 39150 301 26512 27674 28837 30000 3116 32326 33488 376 22148 23099 24049 25000 25951 26901 27852 466 17761 18507 19254 20000 20746 21493 22239 572 13352 13901 14451 15000 15549 16099 16648 697 8921 9281 9640 10000 10360 10719 11079 843 4470 4647 4823 5000 5177 5353 5530 875 3577 3718 3859 4000 4141 4282 4423 908 2684 2789 2895 3000 3105 3211 3316 942 1790 1860 1930 2000 2070 2140 2210 977 895 930 965 1000 1035 1070 1105 1013 0 0 0 0 0 0 0 1050 -896 -931 -965 -1000 -1035 -1069 -1104 Le computeur altimétrique peut être réalisé soit dans une matière plastique habituellement utilisée pour les règles à calcul, soit en métal. . Utilisation du computeur altimétrique: Connaissant la pression et la température régnant en un point dont l'altitude est connue précisément (un aéroport par exemple), pour connaître l'altitude vraie d'un avion évoluant dans le voisinage de ce point on procéde ainsi: on détermine la ligne adéquate sur la pièce A en calculant l'écart de température avec l'atmosphère STANDARD [par exemple, si l'altitude de l'aéroport est 1000 pieds, la température STANDARD est 130C; si la température du jour est 30C, on a -100C d'écart et on choisit la ligne -100C] on fait coulisser la pièce B par rapport à la pièce A de manière à faire coïncider sur la ligne déterminée à l'alinéa précédent, l'altitude du point avec la pression mesurée en ce point (par exemple 995 HPa). (Fig. 3 (3)) on fait coulisser la pièce C par rapport à la pièce B pour mettre le "0" de C en correspondance avec la pression affichée dans la fenêtre de l'altimètre sur l'échelle B. (par exemple 995) (Fig. 3 (4)) on fait coulisser la pièce D de manière que l'une ou l'autre des deux lignes qui y sont gravées (on utilise la plus commode en fonction de la position du curseur par rapport à A) coincide avec l'indication de l'altimètre, sur l'échelle de la pièce C. (par exemple 5000 pieds) (Fig. 3 (5)) En comcidence avec cette ligne, on lit l'altitude vraie de l'avion sur l'échelle de la pièce A précédemment sélectionnée. (échelle -100C dans l'exemple). 5800 pieds dans l'exemple Fig. 3 (6) Par simple manipulation des réglettes et du curseur le computeur permet de calculer un des cinq paramètres suivants dés lors que l'on connaît les quatre autres: - altitude indiquée (indication de l'altimètre) - calage de l'altimètre (valeur affichée dans la fenêtre) - altitude vraie de l'avion - température de l'atmosphère (ou écart par rapport à l'atmosphère STANDARD) - pression mesurée en un point d'altitude connue. Revendications. (I) Dispositif pour résoudre sans calcul les problèmes d'altimétrie liés aux erreurs inhérentes à la conception des altimètres barométriques en ce qu'il comporte quatre pièces mobiles les unes par rapport aux autres, à savoir: - Un support A sur lequel est gravé un réseau des lignes parallèles à l'axe longitudinal du support graduées en altitudes vraies. Les altitudes vraies étant calculées selon la formule Z = 221.3 x Tm x l0 1013p25 P avec Z = altitude en pieds P = pression en hectopascals Tm = température absolue moyenne de la tranche d'atmosphère L'échelle de référence des pressions utilisée pour tracer les graduations est celle de la règle B. - Une règle B coulissant sur le support A et sur laquelle est gravée une échelle de pressions, graduée en hectopascals, couvrant les valeurs courantes rencontrées dans l'atmosphère (à partir de 1050 hPa en diminuant). - Une règle C coulissant sur la règle B et sur laquelle est gravée l'échelle altimétrique STANDARD correspondant à l'échelle des pressions de la règle B. - Un curseur transparent coulissant sur le support A, sur lequel sont gravées deux lignes perpendiculaires à l'axe longitudinal du support, l'une ou l'autre étant choisie indifféremment pour représenter l'avion. (2) Disposition selon la revendication (I) en ce que les échelles altimétriques peuvent être graduées en pieds, en mètres, ou en mètres et en pieds. (3) Tout dispositif linéaire ou circulaire destiné à résoudre les problèmes d'altimétrie selon la revendication (I), mettant en oeuvre le déplacement relatif de quatre pièces représentant respectivement: - un réseau d'altitudes vraies en fonction de la température de l'atmosphère, - l'échelle de des pressions courantes rencontrées dans l'atmosphère, - l'échelle des altitudes STANDARD, - l'aéronef.