Lorsque Wilbur Wright a décollé de Kitty Hawk, en Caroline du Nord, en décembre 1903, les seuls instruments à bord de la première machine motorisée plus lourde que l’air étaient un chronomètre et un compteur de tours. Le premier vol historique a commencé la quête d’améliorer les avions en tant que machines pour conquérir l’air, et l’instrumentation a évolué en conséquence.
L’instrumentation des aéronefs peut être divisée en quatre catégories : les performances du moteur, les communications, les instruments au sol et les radars aériens.
Performances du moteur
Les instruments permettant de déterminer les performances de l’avion ont d’abord été mis au point. Les Wright pensaient qu’il était important de surveiller les tours du moteur pour maintenir les performances du moteur. Le chronomètre, qui a échoué lors du premier vol, était destiné à enregistrer le temps de vol réel pour les calculs de vitesse et d’endurance.
Évolution continue des enregistrements et des rapports d’instruments de performance sur le(s) moteur(s), sur la cellule et sur l’assiette de l’avion dans les airs.
Les premiers instruments de ce type étaient des minuteries et des compteurs de tours (dès le début des vols plus lourds que l’air), des indicateurs de vitesse et des compas (d’avant la Première Guerre mondiale), ainsi que des indicateurs de virage et d’inclinaison et des instruments d’horizon artificiel (pendant et après la Première Guerre mondiale).
Les six instruments les plus importants et les plus répandus sont l’altimètre (pour jauger l’altitude), l’anémomètre (pour jauger la vitesse), l’horizon artificiel (pour déterminer l’attitude de l’avion par rapport au sol), le compas (pour le cap et la radiogoniométrie), l’indicateur d’angle d’attaque (pour évaluer l’angle de montée ou de plongée de l’avion) et l’indicateur de virage et d’inclinaison (pour indiquer la stabilité de l’avion dans un virage).
Tout au long de leur évolution, les avions ont inclus tous ces instruments embarqués ; La différence significative est qu’aujourd’hui, la plupart de ces instruments sont numériques et améliorés par ordinateur plutôt qu’analogiques.
Technologie des communications
La technologie des communications a été le deuxième système développé dans l’instrumentation des avions. Initialement trop lourds pour les machines primitives, les ensembles de transmission sans fil (W/T ou radio) n’ont pas été installés régulièrement dans les avions jusqu’à la fin de la Première Guerre mondiale.
Le besoin était prévu, mais le développement technologique devait rattraper les exigences. Lorsque les radios ont été installées, les pilotes pouvaient communiquer avec d’autres avions et stations au sol en transmettant des informations dans les deux sens. Cela a eu de nombreux effets importants, notamment l’observation et la coordination militaires, ainsi qu’une sécurité accrue dans les airs.
Les faisceaux radio ont également été utilisés, introduits dans les années 1940 comme balises directionnelles pour localiser des emplacements spécifiques. Ils ont d’abord été utilisés pour guider les avions vers les sites d’atterrissage (système Lorenz). Plus tard, la radiogoniométrie a été adaptée pour guider les bombardiers vers des cibles éloignées.
Les Allemands (Knickebein et X-Gera’t) et les Britanniques (Gee et Oboe) ont largement utilisé les faisceaux radio pour aider à cibler les villes ennemies pendant la Seconde Guerre mondiale. La radiogoniométrie est encore largement utilisée pour guider les avions vers leurs destinations selon les règles de vol aux instruments (IRF).
Instruments au sol
La troisième évolution interconnectée de l’instrumentation des aéronefs a été la capacité des instruments au sol à localiser et à identifier les aéronefs. Dans les années 1930, les Britanniques et les Allemands ont développé la radiogoniométrie (radar) au sol pour pouvoir localiser les avions à distance. Les Britanniques ont également ajouté la composante de balises IFF (identification, ami ou ennemi) dans les avions pour pouvoir identifier les avions de la Royal Air Force britannique de leurs attaquants allemands de la Luftwaffe.
La « bataille d’Angleterre » de 1940 a été remportée par les Britanniques grâce à l’utilisation du Fighter Command : un système intégré de radar au sol, de communications terrestres, d’un système de commandement central et d’escadrons de chasse. Les radars au sol ont évolué au point que les contrôleurs aériens du monde entier maintiennent un contact étroit avec tous les aéronefs afin d’assurer la sécurité dans les airs. Le radar au sol, bien qu’il ne s’agisse pas spécifiquement d’un instrument d’aéronef, est important pour l’exploitation d’un grand nombre d’aéronefs dans le ciel aujourd’hui.
Radar aérien
Le dernier exemple d’instrumentation aéronautique importante a également fait ses débuts en temps de guerre. Le radar aéroporté – des instruments radar dans les avions – a été utilisé pour la première fois par le Bomber Command britannique de la RAF pour localiser les villes allemandes la nuit.
Les Britanniques ont été capables de trouver et de bombarder des villes à l’aide d’un radar aéroporté. Pour contrer le Bomber Command, la Luftwaffe allemande a conçu le Lichtenstein, un radar aéroporté utilisé pour trouver les bombardiers de la RAF dans les airs. À ce jour, les forces aériennes militaires modernes utilisent des radars aéroportés pour localiser et identifier d’autres avions.
Cependant, toutes les utilisations ne sont pas aussi néfastes. Le radar aéroporté a été adapté non seulement pour « voir » d’autres avions dans les airs, mais aussi pour trouver des fronts météorologiques dans des nuages denses afin d’éviter le mauvais temps. Les radars aéroportés ont rendu l’aviation commerciale plus sûre que jamais.
Instruments de ciblage
Dans le domaine militaire, une évolution supplémentaire concerne les instruments de ciblage. Depuis les premiers viseurs en fer et les viseurs de bombe à l’estime, des instruments ont été développés pour que les avions militaires puissent livrer des charges utiles d’armes avec une efficacité toujours croissante. Pendant la Première Guerre mondiale, les pilotes devaient compter uniquement sur leurs compétences pour lancer des bombes et des balles contre des cibles ennemies.
ont été développés durant la Seconde Guerre mondiale, ainsi que le viseur de bombardement américain Norden – le viseur de bombardement développé pour la campagne de bombardement de « précision » américaine contre l’Allemagne. Les affichages tête haute (ou HUD) dans le cockpit ont augmenté la précision des livraisons d’armes dans l’ère moderne avec l’ajout de munitions guidées par laser et de bombes « intelligentes ».
Le HUD moderne et les viseurs de bombe complémentaires peuvent suivre un certain nombre de cibles, ce qui ajoute à l’efficacité destructrice des avions militaires modernes.
Pendant la Seconde Guerre mondiale, Albert Rose, Paul K. Weimer et Harold B. Law de RCA ont développé un petit système expérimental de caméra orthicon à image compacte pour guider les bombes planantes GB-4 vers leur cible.
Une caméra de télévision transportée sous le fuselage de la bombe émettait un signal radio qui était capté par une antenne sur le plan de contrôle, avant d’être affiché sous forme d’image sur un tube cathodique. L’image était affichée au bombardier, qui pouvait alors envoyer des commandes radio pour corriger la trajectoire de la bombe planante.
Instrumentation supplémentaire
Des instruments supplémentaires ont été ajoutés aux avions à différents moments pour enregistrer à haute altitude,le vol à grande vitesse, les conditions atmosphériques et la navigation mondiale. À l’ère moderne, les pilotes peuvent compter sur les satellites de positionnement global (GPS) pour maintenir des trajectoires de vol précises.
Cependant, même à ce jour, les pilotes d’aéronefs à voilure fixe et à voilure tournante se fient à des instruments simples, parfois déguisés en systèmes informatiques complexes, tels que le compas de l’avion, les jauges du ou des moteurs, l’horizon artificiel, l’indicateur de virage et d’inclinaison, l’horloge de vol, la radio et les aides à la radiogoniométrie. Cependant, les instruments les plus importants que les pilotes possèdent peuvent encore être l’instinct, le bon sens et l’audace.
