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AirBus AF447: Tubes Pitot 2/2



Le tube Pitot

mis à jour le : 06-03-2012.

Dans la catastrophe de l’Airbus A330-203, immatriculé F-GZCP, vol Air France AF447 , il est beaucoup question d’une défaillance éventuelle des capteurs de vitesse, d’après le BEA cette panne pourrait être une des raisons ayant contribué à la perte de l’aéronef et de ses 228 passagers.  (« incohérence des différentes vitesses mesurées » , assure le BEA).

La vitesse de déplacement horizontal d’un avion se mesure grâce à un capteur simple appelé tube Pitot.

Cette invention de Mr. Henri Pitot permettait de mesurer la vitesse du vent apparent dans les voiles d’un bateau et ce dès 1732. La vitesse du bateau par rapport à l’eau se faisant elle grâce à une corde à noeuds (d’où le nom knots ou noeuds pour mesurer la vitesse de surface d’un bateau).

Ce principe rudimentaire a été maintes fois amélioré et une extrapolation du système équipe encore de nos jours les carlingues des aéroplanes et autres overseas airliners.

Le tube Pitot équipant les Airbus A330

AirBus AirFrance - localisation de 2 tubes Pitot, 1 AOA et un capteur de pression statique sur la carlingue A340.

AirBus A330 - le tube Pitot de marque Thales

Spécifications du tube Pitot Airbus A330 de marque THALES
Numéro de nomenclature : P/N C16195BA (Interchangeable avec le modèle précédent 16195AA)
Applications : Airbus A330/A330/A340
Alimentation : 115 VAC, 400 Hz, caractéristiques électriques compatibles avec les systèmes de navigation aérienne.
Poids : 500 g   maxi

Comment fonctionne un tube Pitot:

Principe :

Pour mesurer la vitesse de déplacement d’un objet et donc d’un avion,  dans l’air il convient de mesurer la vitesse d’écoulement des filets d’air le long de la carlingue.

Le tube Pitot est disposé à l’avant de l’appareil de manière à capter l’air non perturbé par les turbulences et déformations de l’écoulement des filets d’air.

Certains avions comme les chasseurs  Mig23 ont le tube pitot à l’extrémité avant de leur fuselage.

Principe du Tube Pitot amélioré Prandtl

Principe du Tube Pitot électronique

Le tube Pitot (évolution Prandtl) est placé dans le sens du flux à mesurer, l’ouverture, un orifice de quelques millimètres est orientée vers l’amont.

La pression exercée par l’air entrant dans l’orifice avant (Pt) crée un différentiel de pression avec la pression de l’orifice latéral (Ps).

On en déduit la vitesse par la loi de Bernoulli qui fournit alors une relation directe entre la vitesse et la pression dynamique PtPs que l’on mesure avec un capteur de pression.

La pression Pt est la pression totale mesurée en tête de tube (dans le flux d’écoulement d’air).

Ps est la pression statique dans le cas d’un liquide incompressible.

Pt = 1/2  ρ v² + Ps

d’où

v²= 2 (Pt-Ps) /ρ

avec

v = vitesse
Ps = pression statique
Pt = pression totale
ρ = masse volumique du fluide

Nota : dans un but de simplification j’ai volontairement omis le paramètre h de la loi de Bernouilli, qui assure les compensations de pressions atmosphériques en fonction de l’altitude de vol d’un aéronef.

Ces instruments sont relativement fragiles, surtout ceux fabriqués par THALES, et sont triplés sur de nombreux modèles d’appareils comme l’AiBus A330.

On comprend aisément que ces minuscules orifices peuvent être facilement obstrués (eau, poussières, oiseaux, givre, etc…) nonobstant les questions électroniques associées.

AirFrance en est consciente et a entrepris une campagne de remplacement de ces capteurs sur toute sa flotte de A320 à A340.

Des consignes strictes sont données dans tous les aéroports afin d’éviter les risques de détérioration lors des fréquentes opérations de lavage ou de dégivrage à la mousse par le personnel aéroportuaire.

Les orifices des nombreux capteurs sensibles, que l’on aperçoit sur le sticker ci-dessous, doivent être strictement obturés et/ou protégés avant toute opération au sol.

Précautions de nettoyage/dégivrage des Airbus A310-330

Dernière minute : 9 Juin 2009 @10:01

Les premiers éléments de l’enquête divulgués par le BEA sont centrés sur le mauvais fonctionnement des capteurs de vitesse ou sondes Pitot.

Une note interne d’AirFrance de novembre 2008  (sources AFP), signale ainsi qu’un *nombre significatif d’incidents* liés aux calculateurs de vitesse sont survenus sur des Airbus A330-340 d’AirFrance.

Estimant que le remplacement des sondes prévu par AirFrance était trop lent, ALTER, syndicat minoritaire de pilotes de la compagnie française, a appelé le personnel navigant à « refuser tout vol sur des A330-340 n’ayant pas au moins deux sondes Pitot modifiées« .

Il est à noter que la compagnie américaine US Airways a annoncé pour sa part avoir commencé à remplacer les capteurs de vitesse sur ses AirBus A330-300 au nombre de 9.

La réaction d’AirFrance n’a, semble-t-il, pas tardé : la compagnie a soumis aux pilotes un « calendrier de remplacement » en quelques jours des sondes permettant de contrôler la vitesse des avions sur ses long-courriers A330 et A340, a-t-on appris mardi auprès du SNPL, syndicat majoritaire au sein de la compagnie.

« La direction d’Air France a convoqué les syndicats de pilotes lundi soir pour les informer de l’état de remplacement des sondes Pitot et leurs a présenté un calendrier extrêmement volontariste », a précisé le porte-parole du SNPL.




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  1. Pierre
    27 mai 2011 à 13:28

    Ne s’agit’il pas, tout simplement, d’un défaut de qualification du couple  »produit-fournisseur »de tube Pitot?
    Il semble en effet que ce cas de figure a été évoqué peu de temps aprés l’accident.
    Dans le cadre des objectifs de réduction de coût des appros, un acheteur a pu par inadvertance! rechercher un fournisseur moins gourmand en faisant l’impasse sur l’analyse de risque et sur la gamme de fabrication du matériel.

  2. patrick
    31 août 2009 à 01:12

    Bonjour,

    Il me semble que la question principale n’est pas été posée. Les lois de commandes de vol et particulièrement la commande de lacet sont régies par la vitesse. En effet, à basse vitesse le braquage de la gouverne de direction est a plein débattement et à haute vitesse est a débattement réduit.
    Si les pilots ont envoyés un signal de basse vitesse et que le pilote en pilotage manuel (le Pilote automatique s’est débranché)a demandé un braquage de la direction en vol turbulent a haute vitesse. La dérive a pu se détacher comme sur un A 300 il y a quelques années.
    Et à partir de là l’enchainement des alarmes ACARS s et surtout la perte de l’avion devient crédible.
    La meilleure parade à ce problème reste, comme le spécifie Airbus, éviter les orages !!!!

  3. SAODIKA
    14 juillet 2009 à 12:25

    Bonjour,
    Tout est bien résumé et expliqué.
    Si j’ai bien compris, l’ADIRU est utilisé en conditions normales et l’ISIS en secours.
    Avant l’ISIS les pilotes avaient en secours un Horizon Articiel « classique » (SFENA), un altimètre, un indicateur de vitesse, les instrument permettant de « voler » en cas de panne générale des autres instruments.
    Peut-on me dire si l’ISIS qui est devenu un instrument intégré reste un horizon articiel gyroscopique classique n’ayant besoin que d’alimentation électrique ?
    Est-ce que la « philosophie » Airbus (butées, interdictions . . .) reste présente en conditions secours, auquel cas les pilotes ne sont toujours pas « maîtres » du pilotage ?
    Sinon, nous ne pouvons pas revenir au fameux « back to basic ».
    Merci pour vos réponses.
    Edouard

  4. 14 juin 2009 à 12:29

    Bonjour j-c,

    Sur la photo de cette partie de l’Airbus (situé sous la cabine de pilotage) nous voyons sur la gauche en partant du haut :
    . un capteur AOA, mesure de l’Angle d’Attaque, (Angle Of Attack) qui permet de connaître l’inclinaison de l’avion
    . un tube Pitot pour le co-pilote (F/O : First Officer)
    . un tube Pitot de réserve (STBY: StandBy) connecté à ADIRU3, bascule sur ADIRU1 (écrans du Pilote) ou ADIRU2 (écrans du co-pilote) en cas de besoin
    . un port de mesure de la Pression Stastique (Static Port)

    Le Static Port est un des 9 capteurs de paramètres pneumatiques de l’A330. Ces sondes sont chauffées en permanence pour éviter les problèmes de givrage en haute altitude, leur redondance est sensée éviter les problèmes de panne durant un vol. Si un des capteurs est défaillant il émet un ACARS et sera réparé à son arrivée à destination….

    Pour éviter les problème de colmatage ou obstruction, ces instruments font l’objet de précautions et de soins préventifs dans tous les aéroports. Ainsi les des nettoyages ou dégivrages des carlingues des règles strictes sont à respecter : voir ici : http://img524.imageshack.us/img524/9808/4102eng.jpg

    Mais toutes ces précautions, dans l’état actuel des données en notre possession, n’ont semble t-il pas été suffisantes.

    Merci de ta question et
    A bientôt

  5. 14 juin 2009 à 07:41

    bonjour nous voyons sur la photo les sondes pitot, mais à quoi sert l’autre capteur situé dans la zone entourée par un carré ,il y a une couronne de petits trous au centre je suppose qu’il y a des instruments électroniques juste derrière il est recommandé de ne pas abimer ces trous voir la surface de cette plaque et justement si ces trous se bouchent également ? avec du givre de la corrosion ou autre chose ?? j-c

  6. 10 juin 2009 à 12:31

    Salut Daniel,
    un si petit grain de sable peut-il être la cause de cette catastrophe… oui, mais il a d’autres raisons aussi.

    Quelques définitions préalables :
    La Traînée est la résistance à l’avancement d’un mobile dans l’air.
    La Portance est la réaction générée par une aile en mouvement,
    c’est la quantité de mouvement de l’air que l’aile dévie vers le bas.
    La Portance d’une aile est proportionnelle à la quantité d’air dévié vers le bas multipliée par la vitesse verticale de cet air.

    Pour mémoire la Finesse est le rapport entre la portance et la traînée, (pour les voileux…)

    Si on omet pour un instant le poids de l’avion et la puissance de ses réacteurs on peut dire :

    si Trainée < Portance l’avion vole (situation A)
    si Trainée > Portance l’avion chute (situation B)

    Or c'est là que je rejoins ta question,
    la Portance est directement liée à la quantité d'air déplacée vers le bas on l'a vu, et cette quantité dépend étroitement de la pression atmosphérique !
    La zone entre la situation A et la situation B s'appelle le Coffin Corner
    coincé entre la vitesse de décrochage et la vitesse maximale

    En altitude la densité de l’air est moindre, la Portance diminue et la vitesse de décrochage de l’avion augmente.
    De plus la température de l’air à 30000 pieds est de -45 °C, ce qui réduit la vitesse du son drastiquement, rapprochant dangereusement les avions (non prévus pour cela) du mur du son.

    Dans certaines conditions aérologiques le ‘Coffin Corner’ à 30000 pieds peut quelques fois descendre à quelques dizaines de knots. Or on sait grâce aux ACARS, que les indications sur les ADIRS du pilote et du copilote affichaient une différence de vitesse de 30 noeuds (soit 50 kmh)
    Suivant les options de vol à cet instant, l’aéronef a pu soit décrocher, soit passer en survitesse et se disloquer en vol.
    Lors du passage en survitesse, et donc passage éventuel du mur du son, les structures de l’aéronef sont soumises à des vibrations énormes pour lesquelles les avions ne sont pas conçus (à part le Concorde).

    Il n’est donc nul besoin d’être en piqué pour atteindre le mur du son lorsqu’on vole à 30000 pieds.

    Pour ma part ma formation d’électronicien aéronautique, m’incite à penser que les tubes Pitot ne sont qu’un maillon de la chaine de saisie des paramètres de vol, et en l’absence d’info ils ne sont pas plus en cause que l’un des centaines de sous-ensembles de la chaîne ADIRS.

    Wait and See.

    Merci de ta question.

  7. Daniel
    10 juin 2009 à 10:12

    JYB34 termine son message avec l’expression (par survitesse).
    Cela semble répondre à la question que je me pose depuis les premiers communiqués sur cette catastrophe : comment la défaillance d’une sonde de mesure peut-elle être la cause directe de la destruction d’un avion?
    La marge entre la vitesse de croisière et la vitesse maxi que peux suporter la cellule est-elle si étroite surtout en vol que l’on suppose horizontal ?
    (En piqué on peut imaginer qu’il puisse atteindre la vitesse du son et exploser).
    A aucun moment la presse n’aborde ces aspects et tout le monde parle des Pitots comme d’une cause évidente…

  8. 9 juin 2009 à 17:50

    Les messages ACARS émis par l’AirBus entre 0211Z et 0213Z font état de pannes sur ADIRU et ISIS. Ces pannes peuvent éventuellement s’imputer au sondes Pitot, mais pas seulement.

    L’Airbus est équipé de systèmes permettant de contrôler tous les paramètres… en théorie…

    l’ADIRS (Air Data and Inertial Reference System) est le coeur du système de navigation de l’AirBus.

    Il est principalement composé de :

    1 – ADIRU (Air Data Inertial Reference Unit) Ils sont au nombre de 3 dans un AirBus A330 et répartis ainsi:
    ADIRU-1 pour le commandant de bord,
    ADIRU-2 pour le copilote
    ADIRU-3 spare, qui peut être assigné à chacun des deux poste de pilotage en cas de défaillance.

    Cet ensemble contrôle et fournit au pilote automatique et aux pilotes les données telles : vitesse de l’air, altitude, position et attitude de l’avion.
    Les ADIRU’s sont interconnectés en tolérance de panne et la redondance de ces 3 ensembles est sensée assurer l’intégrité du transfert des données nécessaires à la navigation
    vers le pilote automatique et le tableau de bord de chaque pilote.

    Chacun des 3 ADIRU possède deux canaux séparés et reçoit des informations des sous ensembles ADR et de l’IR.

    1- 1 – ADR :
    Les sondes Pitot, les capteurs d’Angle d’Attaque (AOA), capteurs de température, capteurs de pression statique et d’altitude barométrique font partie du module Air Data Reference (ADR).
    L’ADR transmet ce flot d’informations : altitude barométrique, vitesse de l’air, mach, angle d’ataque, températures et alertes de sur-vitesse aux blocs modules ADIRU.

    1- 2 – IR :
    L’Inertial Reference (IR) est le module qui fournit à ADIRU la direction de vol, l’attitude de l’aéronef, la vitesse au sol, route, accéleration, taux angulaires et la position.
    Ce nouveau genre de centrale à inertie n’a plus rien à voir avec les gyroscopes des générations d’avions précédentes. En effet IR ne possède aucune pièce en mouvement d’où une fiabilité accrue.
    Le principe utilisé est une chambre à plusieurs faisceaux laser tournant en opposition devant un jeu de miroirs, au moment de la résonance de phase le système devient stable et n’est plus perturbé par les paramètres extérieurs.

    Les sondes Pitot ne sont qu’un élément de l’ensemble du système de navigation. Il semble que les médias s’intéressent beaucoup à ces tubes Pitot alors les AOA sont au moins aussi important dans la prise d’informations sur l’attitude de l’avion.

    2 – Système de positionnement GPS (au nombre de 2) connectés également au sous-ensemble IR afin d’assurer un calcul de position hybride GP/IR

    3 – Quatre types de capteurs :
    3-1 Sondes Pitot : trois
    3-2 Capteurs de pression statique (STAT ): six
    3-3 Capteurs d’angle d’attaque (AOA) : trois
    3-4 Sondes de température Totale (TAT) : deux
    Tous ces capteurs sont chauffés électriquement afin d’éviter le givrage.

    4 – Air Data Module (ADM) : 8 unités, ces modules convertissent les grandeurs relevées par les tubes Pitot et les sondes STAT en données numériques envoyées aux ADIRU.

    5 – un système de commutation pour la sélection automatique de l’ADR3 et IR3 (qui étaient en réserve) en cas de défaillance des ADIRU 1 ou 2.

    De plus il y a le système ISIS (Integrated Standby Instruments System) qui est la troisième source d’informations pour les pilotes. Les écrans ISIS sont situés au milieu du tableau de bord.

    Les informations fournies sont :
    . Attitude
    . Vitesse de l’air et Mach
    . Altitude
    . Pression baro
    . Système d’atterrissage, Landing System (LS)
    . Bugs

    Comme on le voit, les données de vol sont disponibles sous plusieurs formes et en provenance de sources multiples et redondantes.
    Elles sont comparées et extrapolées pour éviter de les mettre *dans le même panier*,🙂

    C’est la raison pour laquelle il est raisonnable d’attendre avant de tirer des conclusions…
    Mais ne pouvant m’en empêcher, comme tout le monde…sauf le BEA🙂
    je pencherais pour une situation devenue incontrôlable suite à une accumulation de petites anomalies vraisemblablement dues à une surtension importante (foudre)
    dans une portion des quelques 45 kilomètres de câbles et de torons électriques parcourant les gaines de l’AirBus.

    mais je n’en jurerais pas.

    Merci JYB34 d’avoir commenté cet article.

    .

  9. lucette17
    9 juin 2009 à 15:38

    Fallait-il cette catastrophe pour que l’on change la sonde Pitot

  10. JYB34
    9 juin 2009 à 15:20

    Pardonnez mon ignorance mais il me semblait que à bord d’un avion, tout paramètre devait être déterminé par au moins 3 méthodes différentes. En l’occurence 3 tubes Pitot ne constituent pas des méthodes différentes.

    Par exemple, la vitesse peut être déduite des positions GPS successives, d’une centrale à inertie, ou bien en utilisant l’effet doppler sur une transmission radio (principe du radar).

    Si j’ai bien compris, ce n’est pas seulement la vitesse de l’avion qui est recherchée, mais surtout la vitesse de l’écoulement d’air sur les ailes. Il faut donc en plus de la vitesse de l’avion, celle du flux d’air et sa direction, autrement dit le vent.
    Il doit bien exister des cartes en temps réel donnant une situation approchée, ou alors d’autres dispositifs capables de donner cette information.

    Si ce n’est pas possible, il est au moins faisable d’entretenir une estimation à partir des paramètres ci-dessus, ce qui permettrait à minima de détecter les anomalies grossières et de maintenir l’avion dans une vitesse acceptable.

    Or il semble que ces fameux tubes Pitot aient une telle importance qu’en cas de défaillance, l’avion soit susceptible de se désintégrer en vol (par survitesse) !

    N’a-t-on pas mis tous les oeufs dans un seul panier ?

  11. 9 juin 2009 à 13:47

    Pour ma part je ne volerais plus sans m’assurer que mon avion n’est pas équipé des nouvelles sondes Pitot.
    Les syndicats de pilotes AirBus font actuellement le forcing pour que tous les avions soient modifiés et AirFrance semble d’accord pour faire ça très rapidement.

    Je crois donc que vous pourrez voyager tranquillement sur la ligne Madrid-Mexico, de plus l’itinéraire passe largement au dessus de la zone de convergence intertropicale, la fameuse ZCIT.

    Alors Bonnes Vacances Sébastien et à Bientôt sur ce blog.

  12. sebastien
    9 juin 2009 à 12:50

    Je vole bientot sur un a330-200 entre madrid et mexico, vous croyez que l’on doive boycoter ces avions
    ou non???…J’ai beau savoir que c’est le moyen de transport le plus sur au monde, le fait de laisser ma vie reposer sur ces contingences techniques m’embete surtout à 10000m d’altitudes au dessus de l’atlantique!

  13. 9 juin 2009 à 08:30

    Merci de ta visite Julien.

    A+

  14. 9 juin 2009 à 08:30

    Oui s’il s’avère que la raison principale de la perte de l’avion est bien la sonde Pitot.

    La technologie n’étant basée que sur une somme d’approximations dont la précision est contrôlée par les moyens mis en œuvre, espérons que cette tragédie incite les administrations à aider les chercheurs publics et privés en mettant à leur disposition des budgets de recherche plus importants.

    mais est-ce que le citoyen est disposé à payer plus d’impôts… j’entends ta réponse…🙂

  15. julien
    8 juin 2009 à 22:04

    c’est super

  16. Caroline
    8 juin 2009 à 22:02

    C’est quelque chose qui n’aurait pas du arriver alors si seulement c’était mieux contrôlé non ?

  1. 7 mars 2012 à 22:34
  2. 10 juin 2009 à 05:09

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