jeanflop/post_ocr_correction2 huggingface dataset:
déjà construit, d'adjoindre une girouette commandant les ailerons, que de modifier la conception même de l'appareil en augmentant le dièdre. La girouette produira le même effet qu'une augmentation de —dCl, mais ne modifiera pas les caractéristiques fondamentales du mouvement de l'avion. M. Gianoli, qui avait basé ses premiers projets de stabilisation latérale sur l'emploi d'une girouette, a abandonné cette référence et utilise à présent la direction de la pesanteur apparente. IV. — La stabilité automatique de cap XV. — UTILISATION DE L'AZIMUT Ψ. Nous avons montré qu'une des grandes déficiences de l'avion actuel, était l'absence de stabilité de cap. On peut se poser comme programme de communiquer à l'avion ce sens manquant. Une seconde raison milite en faveur de la stabilité de cap. Nous avons admis, dans l'étude théorique, que les couples permanents L et N qui résultent de la dissymétrie causée par l'hélice, ont été corrigés et annulés. Un tel résultat ne peut toutefois s'obtenir que pour un seul régime. À tout autre régime, la correction n'est plus exacte et l'avion, abandonné à lui-même, aura tendance à virer, non plus par instabilité, mais par dissymétrie. Un stabilisateur de cap, bien établi, corrigera cette tendance à tous les régimes. Pour cet ensemble de raisons, il n'est pas étonnant que de nombreux constructeurs se soient donnés comme programme, de construire des appareils sensibles à tout écart de l'axe longitudinal de l'avion, par rapport à une direction imposée. La théorie mathématique (1) a depuis longtemps indiqué comment se comporterait un avion dont le gouvernail de direction se braquerait d'un angle δγ, proportionnel, à tout instant, à l'écart δx de l'axe OX de l'avion, par rapport à une direction fixée. La sensibilité à la perturbation δx correspond à l'existence d'une dérivée nouvelle, à savoir — qui est le coefficient de stabilité de cap, et qui doit être négative pour qu'il y ait stabilité. Quand cette dérivée est différente de zéro, l'équation caractéristique du cinquième degré en λ cesse d'admettre une racine nulle, et toutes les perturbations sont représentées par une somme de cinq exponentielles. L'équation en λ possède deux paires de racines imaginaires
cet ensemble de raisons, il n'est pas étonnant que de nombreux constructeurs se soient donnés comme programme, de construire des appareils sensibles à tout écart de l'axe longitudinal de l'avion, par rapport à une direction imposée. La théorie mathématique (1) a depuis longtemps indiqué comment se comporterait un avion dont le gouvernail de direction se braquerait d'un angle δγ, proportionnel, à tout instant, à l'écart δx de l'axe OX de l'avion, par rapport à une direction fixée. La sensibilité à la perturbation δx correspond à l'existence d'une dérivée nouvelle, à savoir — qui est le coefficient de stabilité de cap, et qui doit être négative pour qu'il y ait stabilité. Quand cette dérivée est différente de zéro, l'équation caractéristique du cinquième degré en λ cesse d'admettre une racine nulle, et toutes les perturbations sont représentées par une somme de cinq exponentielles. L'équation en λ possède deux paires de racines imaginaires et une seule racine réelle. Quand on compare les racines, pour l'avion stabilisé en azimut, avec celles de l'avion normal, privé de stabilité de cap, on retrouve le mouvement oscillatoire de celui-ci et la seconde racine réelle λ4 du mouvement de l'avion normal. Cette racine A4 ne change pratiquement pas de valeur. La racine A3 correspondant au mouvement apériodique de l'instabilité spirale a, au contraire, disparu. C'est elle qui s'est combinée avec la racine nouvelle pour former le second mouvement oscillatoire. Les calculs montrent que la partie réelle de cette racine est presque toujours négative. Ce nouveau mouvement, oscillatoire sera stable, bien que peu amorti; sa période est assez longue. L'adoption du sens de cap paraît donc, au point de vue principe, avantageuse. De nombreux constructeurs de stabilisateurs ont voulu utiliser les possibilités indiquées par la théorie; la réalisation matérielle des détecteurs de perturbations et des servo-commandes a été obtenue par des procédés souvent ingénieux. Il semble pourtant que l'adoption de la stabilité de cap ne constitue pas un moyen suffisant pour assurer, à lui seul, la stabilité latérale de l'avion. Si l'avion s'est incliné latéralement, le stabilisateur n'entre pas en action immédiatement. Il faut d'abord que l'appareil dérape, puis
de valeur. La racine A3 correspondant au mouvement apériodique de l'instabilité spirale a, au contraire, disparu. C'est elle qui s'est combinée avec la racine nouvelle pour former le second mouvement oscillatoire. Les calculs montrent que la partie réelle de cette racine est presque toujours négative. Ce nouveau mouvement, oscillatoire sera stable, bien que peu amorti; sa période est assez longue. L'adoption du sens de cap paraît donc, au point de vue principe, avantageuse. De nombreux constructeurs de stabilisateurs ont voulu utiliser les possibilités indiquées par la théorie; la réalisation matérielle des détecteurs de perturbations et des servo-commandes a été obtenue par des procédés souvent ingénieux. Il semble pourtant que l'adoption de la stabilité de cap ne constitue pas un moyen suffisant pour assurer, à lui seul, la stabilité latérale de l'avion. Si l'avion s'est incliné latéralement, le stabilisateur n'entre pas en action immédiatement. Il faut d'abord que l'appareil dérape, puis qu'il tende, sous l'action de la stabilité de route, à se mettre nez au vent relatif, par rapport à la nouvelle direction de celui-ci. Ce n'est qu'au moment où la série des perturbations qui s'établissent a produit un changement d'azimut que le stabilisateur entre en action. Le stabilisateur de cap est incapable d'assurer directement la stabilité latérale; il ne peut que s'opposer aux changements de cap qui constituent, sur un appareil ordinaire, la déviation résiduelle après une perturbation latérale quelconque. Le rôle du stabilisateur de cap sera bien caractérisé si l'on se reporte aux procédés de P. S. V. Le pilote ne découvre pas les perturbations d'inclinaison en observant son compas. Ces perturbations sont décelées par d'autres instruments tels le contrôleur de vol ou l'horizon artificiel. Mais, lorsque le pilote a dû intervenir et qu'il a redressé son appareil, il consultera au contraire chaque fois son compas, pour remettre l'avion dans le cap imposé. Le stabilisateur de cap supprime l'instabilité spirale, mais, d'un autre côté, il introduit des oscillations parce que l'avion tend à dépasser sa position d'équilibre. Il a cette tendance parce que, dans le stabilisateur de cap simple, le gouvernail de direction subit, à tout instant, un braquage
est incapable d'assurer directement la stabilité latérale; il ne peut que s'opposer aux changements de cap qui constituent, sur un appareil ordinaire, la déviation résiduelle après une perturbation latérale quelconque. Le rôle du stabilisateur de cap sera bien caractérisé si l'on se reporte aux procédés de P. S. V. Le pilote ne découvre pas les perturbations d'inclinaison en observant son compas. Ces perturbations sont décelées par d'autres instruments tels le contrôleur de vol ou l'horizon artificiel. Mais, lorsque le pilote a dû intervenir et qu'il a redressé son appareil, il consultera au contraire chaque fois son compas, pour remettre l'avion dans le cap imposé. Le stabilisateur de cap supprime l'instabilité spirale, mais, d'un autre côté, il introduit des oscillations parce que l'avion tend à dépasser sa position d'équilibre. Il a cette tendance parce que, dans le stabilisateur de cap simple, le gouvernail de direction subit, à tout instant, un braquage proportionnel à l'écart Õy; Le braquage ôy reste encore appliqué quand l'avion revient déjà vers sa position d'équilibre : il faudrait, au contraire, supprimer le braquage au début du mouvement de retour ou même l'appliquer en sens inverse, pour empêcher la position d'équilibre d'être dépassée. Nous constatons, en somme, que l'indicateur de perturbation d'azimut peut collaborer à produire un pilotage correct, mais est incapable d'assurer celui-ci à lui seul; aussi comprenons-nous pourquoi la référence d'azimut, utilisée par de nombreux stabilisateurs, a été complétée par la détection d'au moins une autre variable. XVI. — RÉALISATION DE LA RÉFÉRENCE D'AZIMUT. Les procédés qui entrent en ligne de compte, pour doter l'avion de la stabilité de cap, sont : 1° l'utilisation du champ magnétique terrestre, soit à l'aide du compas à induction terrestre, soit à l'aide du compas magnétique ordinaire; 2° l'utilisation de la propriété fondamentale des gyroscopes libres invariabilité du plan de rotation. Les appareils du premier groupe conduisent à stabiliser l'axe de l'avion par rapport à un trièdre lié à la terre, ce qui est bien le problème posé. Nous verrons que l'utilisation de ces appareils est délicate. Les appareils du second groupe stabilisent l'axe de l'avion par rapport à un
l'indicateur de perturbation d'azimut peut collaborer à produire un pilotage correct, mais est incapable d'assurer celui-ci à lui seul; aussi comprenons-nous pourquoi la référence d'azimut, utilisée par de nombreux stabilisateurs, a été complétée par la détection d'au moins une autre variable. XVI. — RÉALISATION DE LA RÉFÉRENCE D'AZIMUT. Les procédés qui entrent en ligne de compte, pour doter l'avion de la stabilité de cap, sont : 1° l'utilisation du champ magnétique terrestre, soit à l'aide du compas à induction terrestre, soit à l'aide du compas magnétique ordinaire; 2° l'utilisation de la propriété fondamentale des gyroscopes libres invariabilité du plan de rotation. Les appareils du premier groupe conduisent à stabiliser l'axe de l'avion par rapport à un trièdre lié à la terre, ce qui est bien le problème posé. Nous verrons que l'utilisation de ces appareils est délicate. Les appareils du second groupe stabilisent l'axe de l'avion par rapport à un trièdre de directions fixes, dans l'espace absolu. Le gyroscope complètement libre, reste lié à ce trièdre fixe et paraît se déplacer lentement par rapport à la terre, par suite de la rotation de celle-ci. Pour limiter l'erreur de la direction de lancement initial et de la latitude du lieu où se fait l'expérience (fig. 10). Le déplacement de l'axe d'un tel gyroscope, par rapport à des repères entraînés dans le mouvement de rotation de la terre, atteint, sous nos latitudes, une vitesse de l'ordre de 5 à 6 degrés par heure. L'indication donnée par l'appareil gyroscopique n'est, théoriquement, pas celle désirée. En effet, la perturbation O,¥ à déceler est celle qui se définit par rapport à des axes liés à la terre. Mais la faible vitesse de déplacement d'un système d'axes, par rapport à l'autre, rend l'emploi du gyroscope tout à fait possible. S'il s'agit de lutter contre des perturbations o'L accidentelles, les phénomènes sont courts et le déplacement apparent de l'axe de référence, par rapport à la terre, est sans importance. S'il s'agit d'assurer, pendant des heures, la navigation dans un cap donné, les corrections nécessaires peuvent facilement être portées. Le gyroscope paraît, d'un autre côté, être plus facile
se fait l'expérience (fig. 10). Le déplacement de l'axe d'un tel gyroscope, par rapport à des repères entraînés dans le mouvement de rotation de la terre, atteint, sous nos latitudes, une vitesse de l'ordre de 5 à 6 degrés par heure. L'indication donnée par l'appareil gyroscopique n'est, théoriquement, pas celle désirée. En effet, la perturbation O,¥ à déceler est celle qui se définit par rapport à des axes liés à la terre. Mais la faible vitesse de déplacement d'un système d'axes, par rapport à l'autre, rend l'emploi du gyroscope tout à fait possible. S'il s'agit de lutter contre des perturbations o'L accidentelles, les phénomènes sont courts et le déplacement apparent de l'axe de référence, par rapport à la terre, est sans importance. S'il s'agit d'assurer, pendant des heures, la navigation dans un cap donné, les corrections nécessaires peuvent facilement être portées. Le gyroscope paraît, d'un autre côté, être plus facile à utiliser que le compas pour commander une gouverne d'avion. Aussi voyons-nous, malgré un défaut théorique inhérent au principe même de l'appareil, utiliser le gyroscope tout autant peut-être même plus souvent que le compas dans la réalisation des stabilisateurs de cap. Nous allons examiner, plus en détail, les diverses solutions proposées. XVII. STABILISATEURS DE CAP MAGNÉTIQUES. 1. Dispositif S.E.C.A. T. Un détecteur de perturbations de cap, basé sur le compas à induction terrestre, a fait l'objet d'un brevet pris par la S. E. C. A. T. Nous ne savons ni s'il a été mis au point ni s'il a effectivement fonctionné. L'appareil représenté figure 11 commande le gouvernail de direction en fonction des ôij; et fait partie d'un ensemble, l'équipement entier comprenant la commande du gouvernail de profondeur décrit précédemment, et la commande des ailerons décrite plus loin. Un fil 1, sur le collecteur duquel frotte un équipage de deux balais 2, tourné dans le champ magnétique terrestre. La différence de tension existant entre les balais est nulle lorsque le plan des balais est parallèle au champ magnétique terrestre. Les balais 2 alimentent une bobine mobile 3 placée dans l'entrefer d'un électro-aimant 4, dont l'enroulement d'excitation est alimenté par une
proposées. XVII. STABILISATEURS DE CAP MAGNÉTIQUES. 1. Dispositif S.E.C.A. T. Un détecteur de perturbations de cap, basé sur le compas à induction terrestre, a fait l'objet d'un brevet pris par la S. E. C. A. T. Nous ne savons ni s'il a été mis au point ni s'il a effectivement fonctionné. L'appareil représenté figure 11 commande le gouvernail de direction en fonction des ôij; et fait partie d'un ensemble, l'équipement entier comprenant la commande du gouvernail de profondeur décrit précédemment, et la commande des ailerons décrite plus loin. Un fil 1, sur le collecteur duquel frotte un équipage de deux balais 2, tourné dans le champ magnétique terrestre. La différence de tension existant entre les balais est nulle lorsque le plan des balais est parallèle au champ magnétique terrestre. Les balais 2 alimentent une bobine mobile 3 placée dans l'entrefer d'un électro-aimant 4, dont l'enroulement d'excitation est alimenté par une batterie. Sous l'action de ressorts 5, la bobine 3 occupe une position moyenne. Quand elle est parcourue par un courant, elle se déplace sous l'influence de l'électro-aimant, dans un sens ou dans l'autre. Ce sens est déterminé par le déplacement relatif des balais par rapport au champ terrestre. Le mouvement de la bobine détermine le déplacement du levier devant les contacts qui actionnent le gouvernail de direction. L'asservissement se fait en déplaçant le support des contacts et des extrémités des ressorts de rappel en fonction de la position du gouvernail. Il est clair que le fonctionnement de l'appareil exige que le plan des balais coïncide avec le méridien magnétique quand l'avion est orienté suivant le cap imposé. Le support des balais est donc nécessairement orientable par le pilote, la position du plan des balais, par rapport à l'axe de l'avion, étant reportée sur un cadran gradué. La réalisation des appareils utilisant des aiguilles aimantées se heurte à plusieurs difficultés résultant : a. de la faiblesse du champ magnétique; b. de la nécessité d'éloigner le compas des masses magnétiques et de compenser très soigneusement leur effet ; c. de la difficulté d'amortir le compas sans nuire à sa sensibilité ; d.
de la bobine détermine le déplacement du levier devant les contacts qui actionnent le gouvernail de direction. L'asservissement se fait en déplaçant le support des contacts et des extrémités des ressorts de rappel en fonction de la position du gouvernail. Il est clair que le fonctionnement de l'appareil exige que le plan des balais coïncide avec le méridien magnétique quand l'avion est orienté suivant le cap imposé. Le support des balais est donc nécessairement orientable par le pilote, la position du plan des balais, par rapport à l'axe de l'avion, étant reportée sur un cadran gradué. La réalisation des appareils utilisant des aiguilles aimantées se heurte à plusieurs difficultés résultant : a. de la faiblesse du champ magnétique; b. de la nécessité d'éloigner le compas des masses magnétiques et de compenser très soigneusement leur effet ; c. de la difficulté d'amortir le compas sans nuire à sa sensibilité ; d. de la composante verticale du champ. Examinons ces points. a. La faiblesse du champ magnétique a, durant de longues années, rendu la construction de compas répétiteurs très délicate. On peut donc prévoir qu'il est assez difficile de créer un dispositif d'amplification permettant d'actionner un servo-moteur d'après les indications du compas. La difficulté a néanmoins été résolue par deux constructeurs différents dont nous étudierons plus loin les procédés. b. La seconde difficulté trouve, par contre, une solution rationnelle. Elle consiste à placer le compas à l'arrière de l'avion, de façon à simplifier la compensation, et à profiter du dispositif d'amplification de puissance qu'il faut réaliser pour effectuer la commande par servomoteur, pour transmettre l'indication du compas sur le tableau de bord au moyen d'un répétiteur. c. La nécessité d'amortir les embardées fait que les équipages mobiles sont quelque peu entraînés, par le déplacement de leur cage, en cas d'embardée brusque de l'avion. d. La composante verticale du champ magnétique produit des particularités qui font apparaître le compas comme un instrument capricieux au pilote non prévenu. Si l'avion, au cours d'un virage, s'incline sur l'horizontale d'un angle supérieur au complément de l'inclinaison du champ magnétique sur l'horizon, l'aiguille aimantée doit, pour certaines
La difficulté a néanmoins été résolue par deux constructeurs différents dont nous étudierons plus loin les procédés. b. La seconde difficulté trouve, par contre, une solution rationnelle. Elle consiste à placer le compas à l'arrière de l'avion, de façon à simplifier la compensation, et à profiter du dispositif d'amplification de puissance qu'il faut réaliser pour effectuer la commande par servomoteur, pour transmettre l'indication du compas sur le tableau de bord au moyen d'un répétiteur. c. La nécessité d'amortir les embardées fait que les équipages mobiles sont quelque peu entraînés, par le déplacement de leur cage, en cas d'embardée brusque de l'avion. d. La composante verticale du champ magnétique produit des particularités qui font apparaître le compas comme un instrument capricieux au pilote non prévenu. Si l'avion, au cours d'un virage, s'incline sur l'horizontale d'un angle supérieur au complément de l'inclinaison du champ magnétique sur l'horizon, l'aiguille aimantée doit, pour certaines positions de l'avion, indiquer une direction faisant un angle de 180° avec le Nord magnétique. Même au cours de virages effectués lentement, presque à plat, l'effet de la composante verticale se fait sentir. Nous lisons, dans le manuel militaire belge de pilotage, ce qui suit : « Pour sortir du virage en P. S. V. et arrêter le virage sur un cap donné : — le virage doit être freiné environ 100° avant d'arriver au cap imposé si celui-ci est compris entre le NO et le NE; il doit être freiné 100° après le cap imposé si celui-ci est compris entre le SE et le SO; — les commandes doivent être neutralisées 4 à 5° avant le cap imposé, pour les deux autres secteurs. Tout se passe comme s'il était nécessaire, pour que l'aiguille aimantée porte bien sur ses supports, d'augmenter légèrement le poids du côté Sud. Dès lors, lorsque l'avion vire, la force centrifuge exerce sur l'aiguille une force supplémentaire représentée figure 12. On voit que, lorsque l'avion est face au Nord, la force centrifuge fait avancer l'aiguille Nord, dans la direction du virage, quel que soit le sens de celui-ci. Pour arrêter le virage vers un cap donné,
virage en P. S. V. et arrêter le virage sur un cap donné : — le virage doit être freiné environ 100° avant d'arriver au cap imposé si celui-ci est compris entre le NO et le NE; il doit être freiné 100° après le cap imposé si celui-ci est compris entre le SE et le SO; — les commandes doivent être neutralisées 4 à 5° avant le cap imposé, pour les deux autres secteurs. Tout se passe comme s'il était nécessaire, pour que l'aiguille aimantée porte bien sur ses supports, d'augmenter légèrement le poids du côté Sud. Dès lors, lorsque l'avion vire, la force centrifuge exerce sur l'aiguille une force supplémentaire représentée figure 12. On voit que, lorsque l'avion est face au Nord, la force centrifuge fait avancer l'aiguille Nord, dans la direction du virage, quel que soit le sens de celui-ci. Pour arrêter le virage vers un cap donné, il faut, quand on se base sur l'indication apparente du compas, arrêter le virage plus tôt. Quand l'avion est face au Sud, la force centrifuge fait venir l'aiguille Sud à la rencontre de l'avion; il faut arrêter le virage plus tard. Pour les directions E et O, cet effet ne se fait, au contraire, pas sentir. Il est évident que l'écart dépend de la vitesse angulaire de l'avion et du rayon du virage. La règle pratique du manuel est donnée pour des virages assez lents, correspondant à une demi-division de l'indicateur de virage. Nous voyons, en somme, que le compas n'est pas un instrument donnant, dans toutes les circonstances, des indications sur lesquelles on peut se baser et, qu'en outre, son emploi est délicat. Les constructeurs qui ont eu recours au compas l'ont combiné d'office avec un autre indicateur de perturbations — en l'occurrence la vitesse angulaire correspondant aux embardées du mouvement de lacet. Ils ne paraissent lui avoir laissé que le rôle pour lequel il est irremplaçable — à savoir ramener finalement, quelle que soit la durée de la navigation et les perturbations subies, l'appareil dans une direction déterminée. L'appareil sensible aux perturbations est un gyroscope entraîné dans la
se fait, au contraire, pas sentir. Il est évident que l'écart dépend de la vitesse angulaire de l'avion et du rayon du virage. La règle pratique du manuel est donnée pour des virages assez lents, correspondant à une demi-division de l'indicateur de virage. Nous voyons, en somme, que le compas n'est pas un instrument donnant, dans toutes les circonstances, des indications sur lesquelles on peut se baser et, qu'en outre, son emploi est délicat. Les constructeurs qui ont eu recours au compas l'ont combiné d'office avec un autre indicateur de perturbations — en l'occurrence la vitesse angulaire correspondant aux embardées du mouvement de lacet. Ils ne paraissent lui avoir laissé que le rôle pour lequel il est irremplaçable — à savoir ramener finalement, quelle que soit la durée de la navigation et les perturbations subies, l'appareil dans une direction déterminée. L'appareil sensible aux perturbations est un gyroscope entraîné dans la rotation. Ce gyroscope développe un couple de précession par lequel se fait la commande du servo-moteur, dans un sens tendant à contrecarrer la rotation. Quand l'avion est horizontal, r = 0. Ce stabilisateur est, en fait, sensible aux perturbations et à leurs dérivées. Il existe plusieurs appareils de ce type, les appareils Siemens, Askania et Alkan. Des descriptions des deux premiers appareils ont été publiées. Le stabilisateur de cap Siemens est un élément de l'appareil de pilotage automatique réalisé par ce constructeur et actionnant les trois gouvernes. Ce stabilisateur de cap utilise un compas répétiteur électrolytique. Le compas comporte un flotteur qui Fig. 13. — Schéma de principe du stabilisateur de cap SIEMENS. repose sur un liquide conducteur. Une électrode est fixée au flotteur, l'autre à la cuve. Ce système électrolytique fait partie d'un pont de Wheatstone, de sorte que les déplacements du flotteur, sous l'action des aiguilles aimantées, se traduisent par des variations de l'intensité d'un courant électrique. Le système est établi de façon telle que toute déviation de l'équipage mobile, de part et d'autre d'une direction imposée, fasse apparaître un courant. Celui-ci, envoyé dans un enroulement convenable, produit le déplacement angulaire d'un aimant. Le stabilisateur possède, en outre,