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Contrails !

Le compas magnétique

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Photo Vion (Collection GTH)

 

Redécouverte

Les Vikings ignoraient le compas et naviguaient selon des méthodes fort empiriques : Leif Ericson n'a-t-il pas touché le Labrador en l'an 1000, ratant ainsi le Groenland ?
L'usage du compas magnétique est attesté en Méditerranée au XII eme siècle, probablement amené de Chine par les Arabes.
Durant des siècles son fonctionnement est resté auréolé de mystère.

Il y a 100 ans les navigateurs aériens ont tout naturellement transposé à l'aviation leurs connaissances maritimes. Les navigateurs des grands raids aériens étaient des officiers de marine.

Malgré quatre siècles de progrès en magnétisme et 100 ans d'aviation, certaines conversations de hangars nous ramènent parfois...au moyen âge ;-)

 

Un peu de physique...(mais pas trop)

Le champ magnétique terrestre

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® Éd. Cosmos

La Terre se comporte comme un énorme aimant dont l'un des pôles se situe à l'ouest du Groenland. Tout l'espace environnant subit l'influence du champ magnétique terrestre, organisé en lignes de champ le long desquelles s'oriente une aiguille aimantée.

Par convention les lignes de champ sont orientées du Sud vers le Nord, et l'extrémité de l'aiguille ou d'un barreau aimanté attirée vers le Groenland est nommée pôle magnétique Nord.

Par convention également, le pôle magnétique terrestre situé à l'ouest du Groenland est appelé Pôle Nord magnétique. Les esprits attentifs auront remarqué que le Pôle Nord magnétique terrestre est en réalité...un pôle sud, mais passons ;-)

L'examen de la figure nous montre immédiatement que l'aiguille d'un compas, même parfait, n'indique pas le Nord géographique, mais la direction de la ligne de champ sur laquelle elle se trouve. Nous avons un angle entre le Nord géographique et le Nord magnétique : la déclinaison.
Et un angle entre la direction de chaque ligne de champ et l'horizontale du lieu : dans notre hémisphère, l'aiguille veut pointer vers le sol. C'est l'inclinaison (64° à Paris).

Si la déclinaison est prise en compte dans les calculs de navigation, l'inclinaison est compensée par des artifices générant quelques effets secondaires.

Fluctuations

Le champ magnétique terrestre n'est pas constant. En raison de son origine magnétohydrodynamique (!), il subit des fluctuations à l'échelle des siècles, voire des années.
Les changements de déclinaison sont indiqués sur les cartes aéronautiques.

 

Construction du compas

Le compas à flotteur

image compas à flotteur

 

Omniprésent comme compas de route sur les avions légers, et comme compas de secours sur les avions de transport.
La réalisation en est fort simple, nous sommes bien loin des des compas de précision des grands raids aériens, véritables chefs d'oeuvre d'horlogerie.

Nous ne devons pas en attendre une précision exagérée : en ces temps d'électronique et de repères nombreux (VFR ="voies ferrées, routes"), une erreur de 5 à 10° ne choque plus.

 

Constitution

Schéma compas
D'après A&P Technician textbook

L'ensemble magnétique est constitué de deux barreaux aimantés montés à l'intérieur d'un flotteur muni d'une graduation, la rose.
Ce flotteur en forme de cloche repose sur un pivot à l'intérieur d'un bol étanche rempli d'un liquide antigel à base d'hydrocarbure (white-spirit, kérosène...).
Ce liquide amortit les oscillations, allège l'équipage mobile et lubrifie le pivot.

Un index ou ligne de foi, solidaire du boîtier permet la lecture des caps sur la rose.
Un jeu d'aimants réglables par vis en face avant, permet une compensation approximative.

 

Compas à rose verticale

image compas à rose verticale
© Precision Aviation

Le compas à flotteur décrit ci-dessus est sujet à des erreurs, et se montre de lecture peu intuitive.
Le compas à rose verticale élimine un certain nombre de ces erreurs et confusions de caps.

La rose est mue par l'équipage magnétique monté sur pivot par l'intermédiaire d'un jeu d'engrenages.
Les oscillations sont amorties par courants de Foucault.

La lecture des caps est beaucoup plus conviviale.

 

Compensation

Principe

Sur les avions légers actuels on se contente de corriger la déviation semi-circulaire.

Aire de compensation

Disposer l'avion sur une aire de compensation plane, dégagée (100m) de toute masse magnétique importante (hangar, antennes, ligne électrique, canalisation enterrée). Dans l'idéal des repères Nord magnétique/Sud, Est/Ouest et les points intermédiaires NO, NE, SO et SE pourraient être tracés sur le sol. Une telle aire de compensation est parfois prévue sur certains aérodromes.

Alignement

Dans la pratique on peut utiliser des alignements lointains, l'orientation des taxiways ou un compas de relèvement marin ou terrestre, parfois appelé compas-mère dans les UEA.
À condition bien-sûr qu'il soit lui-même convenablement compensé.

Pour orienter l'avion, la première idée qui vient à l'esprit est de viser selon l'axe longitudinal, en cherchant par exemple à aligner l'avant et la dérive.
Dans le principe, rien à dire si l'avion est pile sur l'axe. Au fil des étapes on est souvent amené à de laborieuses manoeuvres pour ramener l'avion sur l'axe choisi.

Pourquoi ne pas adopter la méthode Vion, plus précise, et tellement plus facile ?

Méthode d'alignement Vion

"On dispose un fil à plomb sur chaque bord d'attaque. Le plan vertical ainsi défini permet d'orienter l'avion en le faisant tourner pour aligner les fils à plomb selon des directions perpendiculaires. L'observateur se place dans le prolongement d'une aile à une trentaine de mètres et aligne les fils à plomb avec l'un des repères. Cette méthode est préférable à celle qui consiste à matérialiser l'axe avant/arrière de l'avion. En effet dans ce dernier cas l'axe de l'avion doit impérativement passer par le centre de la plate forme. Il est plus facile d'y faire passe le plan des bords d'attaque en avançant ou en reculant l'avion."

 

Procédure

Préparation

Pour le réglage des 2 vis de compensation Nord/Sud et Est/Ouest, utiliser un tournevis amagnétique en laiton ou en plastique.

Les diverses phases s'effectueront moteur en marche, verrière fermée et manche au neutre.

Enlever de l'avion les objets magnétiques pouvant influencer le compas. Retirer les objets magnétiques des poches (téléphone, clés, outils, monnaie…)

Contrôler l'état du compas (fuites, bulles), remettre les vis de compensation au neutre

Adopter, pour les différentes orientations, toujours le même sens de rotation (traditionnellement celui des aiguilles d'une montre, aussi bien pour la compensation que pour la régulation)

A chaque nouvelle orientation, mettre si besoin l'avion en ligne de vol, et attendre un temps suffisant pour que la rose soit bien stabilisée (1 minute).

Attention : Souvent les vis de compensation ne tournent que sur 180°. Tenter de les tourner plus peut détériorer l'instrument.
La compensation peut produire une correction de +/-20º, ce qui est en général suffisant.

 

Compensation (méthode simplifiée)

Étape N° 0 : Remise à zéro

Centrer les deux vis de réglage N/S et E/W.

Étape N° 1 : Nord magnétique

Disposer l'avion avec son axe selon le cap 360 (soit les ailes perpendiculaires à cet axe).
Mettre le moteur en marche, l'alternateur, les gyros, le strobe et la radio. Au moment de la lecture du compas, afficher un régime suffisant pour que l'alternateur s'amorce.
Corriger la déviation du compas à l'aide de la vis marquée N/S (en général à gauche) pour ramener le Nord (0°) sur la ligne de foi.
Arrêter le moteur et retirer les clés.

Étape N° 2 : Est

Disposer l'avion manuellement au cap 090 (Est). Mettre le moteur en marche ainsi que l'alternateur, le strobe et la radio.
Corriger si besoin à l'aide de la 2ème vis marquée E/W pour ramener l'Est (90°) sur la ligne de foi.

Étape N° 3 : Sud

Disposer l'avion manuellement au cap 180 (Sud ).
Mettre le moteur et les servitudes en marche et lire le cap compas et l'erreur correspondante.
A l'aide de la vis de compensation N/S, corriger pour n'avoir plus que la moitié de l'erreur.

Étape N° 4 : Ouest

Disposer l'avion manuellement au cap 270 (Ouest). Opérer comme en 3 avec la vis E/W pour éliminer la moitié de l'erreur à ce cap.

Étape N° 5 : Vérification

Toujours dans le même sens, ramener l'avion aux différents caps, pour vérifier que les erreurs Nord et Sud sont égales, idem pour les erreurs Est et Ouest. Si nécessaire répéter les étapes ci-dessus.
Noter ces erreurs en vue de la régulation.

La compensation est terminée, procéder à la régulation.

Remarque : si la compensation s'avérait difficile ou impossible, vérifier la présence de masses magnétiques importantes au voisinage du compas : moteurs ou conducteurs électriques, vis en acier, aimants (haut-parleurs, casques). Dans certains cas des écrans magnétiques (mu-métal), des sphères de compensation ou un changement d'emplacement peuvent être nécessaires.

 

Régulation

Carte de régulation compas
Document GTH

La présence de la carte de régulation à jour au voisinage du compas est obligatoire.

Au sol

Disposer l'avion sur les caps intermédiaires : 45° , 135° , 225°, 315° moteur tournant et servitudes en marche, et noter sur la carte de régulation ou la courbe les valeurs lues à ces caps intermédiaires.

En vol

Il est très facile et bien plus amusant, de procéder à la régulation en vol grâce à la méthode des trois routes GPS.

Méthode des trois routes GPS   Suite

 

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