Le variomètre, véritable « détecteur de thermiques », a le vent en poupe

Le présent article n'est conçu ni comme une publicité déguisée pour certains produits, ni comme un rapport de test détaillé. Les quatre systèmes présentés ont été développés soit en Suisse, soit dans la région voisine du sud de l'Allemagne, et sont pour la plupart vendus directement depuis ces régions via des boutiques en ligne. L'auteur utilise lui-même régulièrement deux de ces quatre produits et en connaît donc bien le fonctionnement.

Dans les années 1920, on a découvert en Allemagne l'existence des courants thermiques comme source de portance dans le vol à voile habité. Parallèlement, on a réussi à mettre au point un instrument de mesure permettant d'afficher le taux de descente ou d'ascension. En 1928, à la Wasserkuppe, le vol à voile a été complètement révolutionné grâce à ces nouvelles connaissances, et le record d'altitude existant a été plus que doublé. À cela se sont rapidement ajoutés des vols de distance sur de très longues distances. Cela s’explique par la mise à disposition du nouveau variomètre, qui indiquait de manière fiable au pilote les zones de courants ascendants ou de thermiques, lui permettant ainsi de repérer avec certitude les champs de courants ascendants.

Dans le domaine de l'aéromodélisme, le variomètre n'a fait son apparition qu'il y a environ 20 ans, parallèlement à la miniaturisation de l'électronique. Des microcontrôleurs à faible consommation, des capteurs de pression de haute précision et de très petits modules émetteurs ont permis la transmission radio, indispensable, du signal du variomètre au pilote du modèle réduit.

L’intégration de la télémétrie dans les systèmes RC a encore favorisé la généralisation des variomètres. En effet, on disposait désormais d’une liaison radio complète avec retransmission des données au niveau de l’émetteur, qui ne nécessitait plus qu’un capteur adapté dans le modèle réduit. Parallèlement à ces produits performants, de nombreuses solutions bon marché ont également vu le jour. Avec leurs fonctionnalités limitées, celles-ci conviennent principalement à la détermination de l’altitude de vol et ne fournissent que des informations approximatives, qui ne permettent guère un centrage précis dans un courant thermique.

Les informations suivantes concernent exclusivement les systèmes modernes, qui représentent l'état actuel de la technique.

En réalité, le capteur de pression ne mesure que la variation barométrique de la pression atmosphérique à l'intérieur ou à l'extérieur de l'avion. Cela permet de déterminer le taux de montée ou de descente, ainsi que l'altitude par rapport au sol. Que la portance provienne d'une pente ou d'un courant thermique n'a ici aucune importance. La résolution des mesures est de l'ordre de quelques centimètres, ce qui la rend extrêmement précise. Au décollage, l'altitude est généralement « remise à zéro » et la valeur indiquée se réfère au lieu de décollage. En cas de fortes variations de la pression atmosphérique au cours d’un vol prolongé (par exemple à l’approche d’un orage), la valeur de l’altitude peut être légèrement faussée. Ainsi, une altitude d’atterrissage indiquée de –4 m n’entraîne en aucun cas une perte totale de l’appareil, mais nécessite simplement un peu de réflexion de la part du pilote. Les vario de gamme haut de gamme disposent même de deux capteurs de pression. Le capteur relié à la sonde de mesure mesure le taux de montée ou de descente, tandis que le second capteur sert exclusivement à déterminer l’altitude de vol. La mesure de l’altitude dépend ainsi moins de la vitesse de vol (ce qui est avantageux lors d’une mesure avec une sonde TEK).

Un excellent taux de montée peut également être généré par ce qu'on appelle un « thermique de manche ». L'avion a « accumulé » beaucoup d'énergie potentielle lors d'une descente rapide et est désormais placé en montée raide lorsque l'on tire sur le manche de profondeur. Dans ce cas, le taux de montée mesuré n’est pas dû au courant ascendant, ce que le capteur de pression ne peut toutefois pas détecter ; il indique donc uniquement le taux de montée physique. La compensation d’énergie totale (TEK) vise à compenser cet effet, de sorte que seul le taux de montée ou de descente provoqué par les courants ascendants ou descendants soit transmis au pilote. Il existe pour cela des sondes de mesure TEK spécialement conçues, qui, en raison de leur taille et de leur poids, sont principalement utilisées sur les grands planeurs.

Certains systèmes autonomes transmettent le signal Varioton par radio sur la bande des 70 cm vers un simple récepteur radio, puis de là vers les « écouteurs » du pilote. Cela permet de maintenir le contact visuel avec le modèle et, en cas de vol à haute altitude, d’éviter de perdre de vue le modèle en raison de la consultation des valeurs sur l’écran de l’émetteur. Les systèmes modernes fournissent également d’autres informations vocales. Celles-ci peuvent être consultées de manière ciblée à l’aide d’un bouton supplémentaire situé sur l’émetteur. Des seuils d’alerte supplémentaires signalent immédiatement les situations dangereuses sur le modèle réduit, comme par exemple une tension du récepteur inférieure au seuil minimal. D’autres informations, telles que l’autonomie restante de la batterie, la durée de vol, le gain d’altitude total et bien d’autres encore, peuvent également être transmises.

Grâce à un capteur GPS, les coordonnées de l'avion peuvent être déterminées et enregistrées en permanence dans l'espace tridimensionnel. Cela permet également de déclencher des alarmes en cas de dépassement de l'altitude ou de la distance. En cas d'atterrissage en campagne imprévu, les dernières coordonnées transmises de la position de l'avion s'avèrent très utiles. Surtout lorsque ces informations sont également enregistrées dans l'émetteur (ce qui est généralement le cas avec les variomètres intégrés à la télémétrie). Les données peuvent alors être saisies dans un système de navigation embarqué portable existant, permettant ainsi une recherche ciblée du modèle disparu.

Comme pour l'aéronautique avec équipage, les données de vol du modèle sont très utiles pour déterminer les causes d'un atterrissage avec effet de déformation. Les systèmes de télémétrie modernes ou les variomètres enregistrent ces valeurs à intervalles réguliers sur une petite carte mémoire (format micro SD), d'où elles peuvent ensuite être facilement transférées vers un PC pour être analysées. La capacité d’une telle carte s’élève à plusieurs gigaoctets, ce qui permet souvent d’y stocker bien plus de mille heures de vol.

*Hermann Mettler*

Lors du symposium NOS qui se tiendra le 14 décembre 2013 au Technorama de Winterthur, le thème du variomètre sera abordé de manière approfondie dans le cadre d'une présentation.

Station de base au sol (à l'arrière), modules de vol et module GPS en option avec capteur GPS (à l'avant). Brève description : système numérique autonome de 2,4 GHz, options : module GPS, module Bluetooth intégré à la station au sol pour la transmission de données vers Sky-navigator et vers un écouteur sans fil.

Remarque : produit suisse, adapté aux fuselages étroits, extensible de manière modulaire.

Vente via notre boutique en ligne : www.flightgadgets.ch

Petit boîtier robuste équipé d'une carte SD et d'un module émetteur externe de 433 MHz. Brève description :

Petit système robuste et peu encombrant, pouvant fonctionner de manière autonome (avec un module 433 MHz) ou intégré (actuellement avec Robbe/Futaba), carte SD, options : deux capteurs de pression, sonde TEK. Remarque : configuration possible sur PC via une connexion USB, léger et très robuste, développement et service après-vente assurés par Renschler Instruments Stuttgart.

Vente via notre boutique en ligne : www.thommys.com

LinkVario avec récepteur, capteur GPS, capteur de vitesse Pitot et capteur de température, ainsi qu'un capteur de courant et de tension et une buse TEK. Brève description :

Intégré au système Weatronic RC, peu encombrant, léger et à faible consommation d'énergie ; options : deux capteurs de pression, sonde TEK, module GPS, capteurs de courant et de tension externes, capteur de vitesse Pitot, capteur de température ; interface Bluetooth vers Sky-navigator et oreillette sans fil

Remarque : prix plutôt élevé, intégration sans compromis dans la télémétrie, portée du canal de retour très importante, enregistrement très complet des données dans l'émetteur sur carte SD, nécessite le système Weatronic, vario développé par WSTech.

Vente via la boutique en ligne de la marque et chez les revendeurs spécialisés : www.weatronic.com.

LinkVario de WSTech avec capteur GPS, capteur de vitesse Pitot et capteur de température, ainsi qu'un capteur de courant et de tension et une buse TEK. Brève description :

CS DataVario avec transmission radio autonome à 433 MHz ; LinkVario avec intégration dans Jeti ; Graupner HOTT et Multiplex, M-Link pour Multiplex et ACT ; options : deux capteurs de pression, sonde TEK, module GPS ; capteur externe de courant et de tension, capteur de vitesse Pitot, capteur de température

Remarque : à la pointe de la technologie, bon rapport qualité-prix, développement, vente et assistance assurés par un seul et même fournisseur ; les LinkVario peuvent être convertis, moyennant un supplément, vers d'autres systèmes, large éventail de fonctionnalités, CS DataVario avec un son très pur pour les puristes, documentation complète et, pour ceux qui s'intéressent aux détails, informations supplémentaires très complètes sur le site web.

Vente via la boutique en ligne du fabricant : http://www.wstech.de

Photos : fabricant du produit concerné