L`Histoire de l`avionique
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L`Histoire de l`avionique
L’histoire de l’avionique Chapitre 1 Otto Lilienthal (1848-1896) http://www.lilienthal-museum.de - Père de l’aviation moderne (2000 vols sur d > 210 m) - Biplans et triplans - Dernier planeur avec des gouvernes de profondeur mobiles HISTORIQUE DE L’ L’AVIATION GPA-745 1-1 GPA-745 1-4 L’histoire de l’avionique L’histoire de l’avionique Samuel Pierpont Langley (1834-1906) er - 1 à utiliser un moteur à combustion interne d’essence plus léger que le moteur propulsé par une machine à vapeurs. Leonardo da Vinci (1452-1519) http://www.leonardo.boa-web.org • 1ière personne qui a travaillé dans l’aviation Charles Manley - En 1903 -> l’Aérodrome GPA-745 1-2 GPA-745 1-5 L’histoire de l’avionique L’histoire de l’avionique Sir George Cayley (1773-1857) - Montgolfières, hélicoptères, planeurs - Identification des forces T et Rx Manley et Langley GPA-745 1-3 L’Aérodrome de Langley GPA-745 1-6 1 L’histoire de l’avionique • 1837 L’histoire de l’avionique - Morse -> Télégraphe Transmission des messages par des fils conducteurs • 1888 • 1819-1868 - Foucault -> Gyroscope Rotation de la terre • 1876 - Bell -> 1er téléphone Transfert de la voix à distance GPA-745 Hertz -> Étincelles électriques génèrent des signaux se propageant avec la vitesse de la lumière <-> Ondes Hertziennes 1-7 L’histoire de l’avionique Pendule de Foucault GPA-745 1-10 L’histoire de l’avionique • A la fin du 19e siècle - Marconi -> système pour transmettre et recevoir des signaux sans fil sur d = 3 km • 1897 - Lanchester -> 1er à étudier la stabilité d’un aéronef sans contrôles GPA-745 1-8 L’histoire de l’avionique • 1878 Hughes -> 1-11 L’histoire de l’avionique Microphone à grains de charbon • 1883 - Edison -> GPA-745 Diode Circulation du courant dans 1 direction • 1904 Hulsmeyer -> Télémobiloscope Ondes projetées par l ’émetteur activent le récepteur par leur réflexion par un corps métallique (qui en mer sera un navire) -> Principes du radar • 1905 - Fleming -> Diode Détecter les ondes radio à HF GPA-745 1-9 GPA-745 1-12 2 L’histoire de l’avionique L’histoire de l’avionique (Orville & Wilbur Wright) • 1908 -> Avion piloté par Henri Farman -> 1er passager à bord est Léon Delagrange ( Paris ) GPA-745 1-13 L’histoire de l’avionique GPA-745 1-16 L’histoire de l’avionique • 1909 : Le Daily Express -> «l'Angleterre n'est plus une île» • 1903 -> Orville et Wilbur Wright -> Vol célèbre t = 12 s, d = 120 pi - Louis Blériot a traversé la Manche dans le Blériot XI. GPA-745 1-14 L’histoire de l’avionique GPA-745 1-17 L’histoire de l’avionique - Le Blériot XI a volé dans l'armée italienne au cours du conflit italo-turc en 1911 (1er avion militaire) Wright’s wind tunnel Anémomètre GPA-745 1-15 GPA-745 1-18 3 L’histoire de l’avionique • 1910 -> John McCurdy (Équipe de G. Curtiss) au bord du biplan Curtiss -> Envoi du 1er message télégraphique au sol GPA-745 1-19 L’histoire de l’avionique L’histoire de l’avionique Biplan Wright EX GPA-745 1-22 L’histoire de l’avionique • Le signal télégraphique -> • 1913 -> L. Sperry -> stabilisateur gyroscopique sur un Curtiss F-Boat • En actionnant le manipulateur au volant du biplan Curtiss • Le but du stabilisateur gyroscopique -> Maintenir un cap fixe malgré les turbulences en vol • Système radio masse m = 11 kg 1er émetteur à étincelle électrique manipulateur antenne de 15 m derrière l’avion GPA-745 1-20 L’histoire de l’avionique GPA-745 1-23 L’histoire de l’avionique 1911 C.P. Rodgers sur le Vin Fiz (Biplan Wright EX) Part de NY pour la 1ière traversée E-O des ÉU’s Bout de corde attaché à l’appareil -> (seul instrument) -> Glissade / Dérapage/ Tangage Cabine de pilotage - 'cockpit' (idée de protection du vent) GPA-745 1-21 GPA-745 1-24 4 L’histoire de l’avionique • 1914 -> • 1917 -> L’histoire de l’avionique 1èrs vols commerciaux La Baie de Tampa (d’un bout à l’autre) dans un temps de 23 min NASA Langley, Virginie, EU’s Communications 40 km 72 km - • 1920 -> Directeur de société (GB) communique avec un aviateur survolant la Manche - Téléphone ordinaire et - Radiotéléphonie Avion -> Avion Avion -> Sol - Service de courrier aérien aux EU’s 22 heures d’un océan à l’autre – > Système de radiobalises (Aides radio à la navigation) GPA-745 1-25 GPA-745 L’histoire de l’avionique 1-28 L’histoire de l’avionique A la fin de la 1er guerre • Conception de moteurs plus puissants • Transport du courrier d’un coté et de l’autre de la Manche • 1920 -> 9 stations radio goniométriques de la marine britannique ont été utilisées par des avions civils GPA-745 1-26 L’histoire de l’avionique • 1920 Avions volant à vue -> Dev des instruments ! 1920 -> J. Doolittle -> Dev de: • Panneau des instruments • Cabine de pilotage • Ancêtres des instruments de vol GPA-745 1-29 L’histoire de l’avionique L’avion F5-L -> L’US Ohio Croiser à 94 m.n. au large des côtes -> retour grâce à un Câble électromagnétique submergé 1921 -> L’armée EU’s -> opération des chaînes de stations de balises rotatives entre Columbus et Dayton, OH Un cadre récepteur installé sur l'avion recevait les signaux -> l'équipage pouvait suivre un cap correspondant à une réception constante GPA-745 • 1-27 -> Possible la navigation de nuit ( par le temps clair ) GPA-745 1-30 5 L’histoire de l’avionique L’histoire de l’avionique • 1922 -> Mustin -> Conservateur de cap gyroscopique • Taylor & Yong -> 1ières détections d'objets avec émission radio Ils ont utilisé un émetteur en CW à 60 MHz GPA-745 Max Boucher et son équipe -> 1èr avion à pilotage automatique Pilote agit sur la molette ->Cap choisi • 1925 L’Europe -> Choix de la bande des 333 kHz Établir un réseau de navigation radio goniométrique 1-31 L’histoire de l’avionique 1923 • 1924 GPA-745 1-34 L’histoire de l’avionique Arbanère a présenté l'avion automatique de Boucher • 1927 -> Lindbergh -> Traverser l'Atlantique ( sans regarder dehors ) Instruments A suivi un programme sur : • Stabilisation automatique; vol commandé, précommandé, télécommandé GPA-745 1-32 1-35 Charles Lindbergh & Spirit of St Louis • 07 / 1923 Réduction des cadres goniomètriques -> installés à bord d’avions • Opérateur radio Minimum de réception obtenue en tournant le cadre en restant à l’écoute du signal Station émettrice GPA-745 L’histoire de l’avionique L’histoire de l’avionique - - Contrôleur de vol (par Badin) - Indicateurs de virage et - Indicateurs de pente transversale Plan perpendiculaire du cadre à l’avant ou à l’arrière GPA-745 1-33 GPA-745 1-36 6 L’histoire de l’avionique Charles Lindbergh & Spirit of St Louis L’histoire de l’avionique • 1929 -> Edward Link -> Appareil qui reproduit conditions de vol avec les commandes électro - pneumatiques -> - Les sensations d'un vol réel - Réduire le nr des heures de vol réel - Modéliser le vent fictif et la turbulence GPA-745 1-37 L’histoire de l’avionique 1er service tél. transatlantique HF • Fin ’20 Système d'aide à la nav. Radio Range But : - Remplacer les 1ières radiobalises - Utiliser 4 boucles de transmission continuelle: 2 -> A (.-) et 2 -> N (-.) GPA-745 1-41 L’histoire de l’avionique Écoute par le pilote ________________________________________ – Dans l'axe de la balise -> Note continue – Hors-axe de la balise -> A ou N – Survole la balise -> Perte du signal 1932 – 1960 au Canada -> 83 radiobalises en opération GPA-745 • La radio -> réglementaire sur les vols commerciaux -> dev d’un système de radioguidage -> - Radiophare donne 20 près la position radiale de l’avion sur la ligne Paris-Londres • Balise balayait 3600 en 1 min et émet un trait continu pendant 50 sec, puis son indicatif. • Au Nord -> top bref -> chronomètre (VOR) 1-38 L’histoire de l’avionique Position de l’avion 1-40 L’histoire de l’avionique • 1927 GPA-745 GPA-745 1-39 1929 -> J. Doolittle -> 1er vol aux instruments 3 radiobalises et 3 instruments – L'horizon artificiel (Sperry) – L'altimètre (Kollsman) – Le gyro-directionnel (Sperry) GPA-745 1-42 7 L’histoire de l’avionique L’histoire de l’avionique • 1932 -> Boeing B-247 L'Aéroport de Newark -> – 1 station de radioguidage pour l'approche des appareils – 2 balises radio omnidirectionnelles (500 m et 3000 m dans l’axe de l'entrée de piste) - Chaque balise -> 1 radioborne VHF -> Actionner un indicateur lumineux GPA-745 DC-1 1-43 GPA-745 L’histoire de l’avionique 1932 1933 Kramar Boeing 1-46 L’histoire de l’avionique Système de guidage de pente à l’aide d’une émission reçue sur un indicateur -> Dev de l’ILS B-247 United Airlines -> 60 avions • 1937 -> EU’s -> Enregistreur de vol Sur les avions commerciaux entre EU’s Le 1èr atterrissage automatique sur Wright Field • 1940 -> GB -> Le système Gee (militaire) – > 1èr aide de navigation de surface (RNAV) 1935 La 1ère tour de contrôle GPA-745 1 émetteur maître -> Courtes impulsions simples et doubles 2 transmetteurs -> Retransmettre impulsions simples / doubles 1-44 L’histoire de l’avionique GPA-745 L’histoire de l’avionique • 1941 • 1933 • 1936 1-47 Douglas Aircraft Company DC-1 Trans World Airlines -> 1er radar aéroporté ASV Mk I -> - installé sur les bimoteurs britanniques -> - pour localiser les cibles ennemies Douglas Aircraft Company DC-3 Ondes m (Allemands) et Ondes cm (Anglais) American Airlines - En 1945 -> Communications radio Morse -> Phonie GPA-745 1-45 GPA-745 1-48 8 L’histoire de l’avionique L’histoire de l’avionique • 1942 LORAN Station Malone, Florida -> Système ILS » • 1948 Transpondeur radar -> Transistor ( Bell ) » • 1950 L’avionique, Circuit intégré, Micro-électronique -> VOR aux EU’s » » Système en dév depuis 1940 par la CAA Remplacement du réseau Range - Range Limité de 2 ou 4 routes aériennes et le brouillage GPA-745 1-49 L’histoire de l’avionique - VOR GPA-745 1-52 L’histoire de l’avionique Fin de la 2ième guerre mondiale -> - Système de navigation Decca basé sur Gee - Impulsions de courtes durées remplacées par un signal continu - Pilote ou Navigateur -> Utilisation d’un décomètre (pour décoder leur position) - Précision du système Decca est supérieure à la précision d’un VOR / DME GPA-745 1-50 GPA-745 1-53 L’histoire de l’avionique L’histoire de l’avionique Decca Navigator Mk 12 • 1954 -> LORAN (Long Range Navigation) – – – Précision de la navigation au-dessus de l’Atlantique Même principe que le système Gee Utiliser une fréq inférieure à celle pour le système Gee -> Plus utilisée pour grandes distances GPA-745 1-51 GPA-745 1-54 9 L’histoire de l’avionique L’histoire de l’avionique • 1958 • 1961 • 1962 1991 - TCAS - Expérimentation en conditions réelles - Moyen d'éviter les collisions en vol VOR / DME opté par l’OACI DME NASA -> a mis en orbite TCAS and VSI Indicator 1er satellite de communication en orbite Telstar I par AT & T et en 1964 – le satellite Syncom 3 GPA-745 1-55 L’histoire de l’avionique 1-58 L’histoire de l’avionique 1992 1981 - Le A300 – 600 - Le 1er avion avec l’instrumentation sur écran cathodique GPA-745 GPA-745 Le GPS en dév. depuis 1975 par le DOD américain 1-56 GPA-745 1-59 GPA-745 1-60 L’histoire de l’avionique 1987 - Le A320 - Le 1er avion FBW VIDEOS GPA-745 1-57 10 1903 Wright Flyer Sans presque aucune mise de fonds et en faisant preuve d'une ambition qui frôle la naïveté, deux frères vont, du fond de leur atelier de bicyclettes, marquer l'histoire en construisant le premier appareil qui va accomplir un vol motorisé ; un engin pour le moins « rudimentaire », avec le recul. Difficile à manœuvrer et ne pouvant pas transporter une charge supérieure à 75 kilos (pilote compris !), le Wright Flyer a néanmoins réussi à battre des équipes d'ingénieurs bien plus importantes (et bénéficiant de fonds confortables) travaillant sans relâche sur les mystères du vol motorisé et contrôlé. Nous pouvons facilement imaginer aujourd'hui la joie éprouvée suite à ce premier vol, mais jetons un coup d'œil sur les données du vol afin de calmer notre enthousiasme : des hélices en bois entraînées par des chaînes de vélo, des ailes recouvertes de mousseline et un moteur délivrant 12 chevaux. Les décollages et les atterrissages étaient au mieux hasardeux et le premier vol réussi a duré 12 secondes en tout. La beauté de tels exploits repose sur un sens inné du sacrifice et la persévérance de ces casse-cou. GPA-745 Ryan NYP « Spirit of St. Louis » Après la traversée de l'Atlantique par le Vimy, un restaurateur américain proposa une récompense de 25 000 dollars pour le premier équipage qui réussirait à couvrir la route difficile entre New York et Paris. Huit années plus tard, le prix attendait toujours un gagnant lorsque Lindbergh battit sur le fil d'autres équipes visant le magot. Ses deux principaux rivaux avaient chacun dépensé une somme supérieure à la récompense pour leurs avions, le Commandeur Richard Byrd ayant investi 100 000 dollars dans un Fokker trimoteur. Pour réussir son exploit dans le Ryan NYP, Lindbergh n'avait investi que 10 580 dollars, sacrifiant au passage le confort, l'insonorisation, la vue vers l'avant et, plus étonnant encore, ce qui garantissait le maniement de l'appareil dans cette course vers la Cité des lumières. 1-61 GPA-745 1-64 Curtiss JN-4D « Jenny » Douglas DC-3 Entre 1915 et 1920, plus de dix mille Jenny ont été construits, faisant du Curtiss JN4D le premier avion construit en grande série. Plus de neuf mille pilotes (soit 95% de tous les pilotes américains à l'époque) ont appris à piloter dans l'Army Air Corps (Corps de l'Armée de l'air) pendant la première guerre mondiale. À la fin du conflit en 1919, l'armée n'avait pas d'usage pour ces avions d'entraînement et les a revendus à des prix ridiculement bas. La grande époque des pilotes forains allait commencer. Sur les premières dizaines de milliers d'Américains qui sont montés en avion, une écrasante majorité a connu des Jenny que l'on déplaçait au gré de tournées ambulantes. Les anciens pilotes de guerre s'évertuaient à joindre les deux bouts en effectuant des cabrioles et en vendant des baptêmes de l'air, familiarisant ainsi le public américain avec l'aviation. Cet avion reste également mémorable pour sa conception dite « en tracteur » : les efforts de recherche de Curtiss ayant en effet abouti au déplacement du moteur vers l'avant. L'armée américaine a demandé cette modification afin de protéger les pilotes en cas de crash et, quand on étudie aujourd'hui l'histoire de la conception des biplans, on y trouve encore l'empreinte des plans de l'antique JN. GPA-745 1-62 Le DC-3 a introduit les principaux équipements de base que nous associons au transport aérien moderne de passagers, ainsi que des performances améliorées pour le transport de marchandises. Certains DC-3 sont encore utilisés pour le transport de fret. Les passagers n'avaient jamais auparavant bénéficié d'isolation, de chauffage ou d'eau courante à bord. Le premier appareil construit en grande série par Douglas a changé tout cela. Transcontinental a commandé le DC-3 à Douglas Aircraft Company, avec des spécifications exigeant entre autres une bonne vitesse, de l'autonomie, une certaine capacité pour le fret et la possibilité de décoller et de voler avec un seul moteur. Douglas a également mis au point la construction du fuselage monocoque, les volets hydrauliques, les hélices à pas réglable et un train d'atterrissage escamotable. Les premières compagnies aériennes y virent la possibilité de faire des bénéfices en transportant des passagers en nombre. Ainsi naquit l'industrie que nous connaissons actuellement. GPA-745 1-65 GPA-745 1-66 Vickers F.B.27A Vimy Dans certains milieux, la première traversée en solitaire de l'Atlantique effectuée par Lindbergh paraît être plus célèbre que la première traversée sans escale de 1919. Le Vickers Vimy a effectué le premier une version bien plus héroïque de cet exploit, mais avec deux hommes à bord. Les ailes du Vimy (en bois et tissu) avaient une envergure de 22 mètres. Avec des instruments primitifs, une mécanique peu fiable et un cockpit ouvert, Jack Alcock et Arthur Brown ont volé de Terre-Neuve à l'Irlande. Il s'agissait à l'origine d'un bombardier conçu pour transporter une tonne de bombes entre Londres et Berlin de nuit, le Vimy parvenant à glisser dans les airs grâce à la surface considérable de ses ailes. Alcock et Brown ont été confrontés à des conditions météorologiques extrêmes tout le long du trajet, effectuant à un moment une remontée en catastrophe alors qu'ils n'étaient qu'à 30 mètres au-dessus des flots de l'Atlantique nord. Ils parvenaient tout juste à distinguer les étoiles à travers la couverture nuageuse et ne disposaient que d'un compas pour vérifier leur cap sans pouvoir compter sur les étoiles. Leur arrivée leur a valu une récompense de 10 000 livres sterling (l'équivalent d'environ un demi million d'euros). GPA-745 1-63 11