Rétro-ingénierie de l’indicateur d’attitude à 3 axes du chasseur F-4

Rétro-ingénierie de l’indicateur d’attitude à 3 axes du chasseur F-4

• J’ai récemment récupéré un indicateur d’attitude de F-4. Cet appareil utilise une sphère rotative pour représenter l’orientation et l’attitude de l’avion.
• L’horizon artificiel d’un avion classique indique deux axes (tangage et roulis), mais l’indicateur du F-4 en montre trois (tangage, roulis et azimut) grâce à une sphère rotative.
• Je me demandais comment la sphère pouvait tourner sur trois axes tout en restant fixée à l’instrument.

Avion F-4

• Le F-4 Phantom II est un chasseur supersonique fabriqué de 1958 à 1981.
• Il a été utilisé comme avion de combat majeur pendant la guerre du Vietnam, puis également lors de la guerre du Golfe dans les années 1990.
• Le F-4 pouvait emporter des bombes nucléaires.

Mécanisme de l’indicateur d’attitude

• La sphère représente la position de l’avion sur trois axes.
  • Axe de roulis : angle d’inclinaison latérale de l’avion
  • Axe de tangage : angle d’inclinaison vers le haut ou le bas
  • Axe d’azimut : direction de l’avion
• L’indicateur utilise trois moteurs pour faire bouger la sphère.
  • Le moteur de roulis est fixé au châssis de l’indicateur, tandis que les moteurs de tangage et d’azimut se trouvent à l’intérieur de la sphère.
  • La sphère est maintenue par un cardan de roulis, et le moteur de roulis fait tourner à la fois ce cardan et la sphère.

Boucle servo

• Les moteurs sont contrôlés par une boucle servo.
• L’indicateur d’attitude reçoit d’un gyroscope externe des signaux électriques représentant les positions en roulis, tangage et azimut.
• Chaque moteur est piloté par une boucle servo et tourne jusqu’à ce que l’angle d’entrée corresponde à l’angle de sortie.

Amplificateur

• Les moteurs sont alimentés par un ensemble d’amplification.
• Cet ensemble comprend trois cartes d’amplification (roulis, tangage, azimut), une carte d’alimentation DC, un transformateur AC et des potentiomètres de réglage.
• Chaque carte d’amplification amplifie le signal d’erreur afin de piloter le moteur.

Circuit de trim de tangage

• L’indicateur d’attitude possède un bouton de trim de tangage.
• En vol horizontal, l’avion peut voler avec un léger angle ; le pilote peut donc ajuster l’indicateur à l’aide de ce bouton.
• Le réglage du trim de tangage est conçu pour s’estomper progressivement à mesure que l’avion s’éloigne du vol horizontal.

Conclusion

• L’indicateur d’attitude est un instrument important à bord d’un avion.
• Celui du F-4 est plus complexe qu’un horizon artificiel classique, car il ajoute un troisième axe pour représenter la direction de l’avion.
• Les chasseurs modernes utilisent des écrans numériques pour fournir les données au lieu d’instruments électromécaniques complexes.

Récapitulatif de GN⁺

• Cet article traite du processus de rétro-ingénierie de l’indicateur d’attitude à 3 axes du chasseur F-4.
• Il explique le mécanisme de l’indicateur, la boucle servo, l’amplificateur et le circuit de trim de tangage.
• Les chasseurs modernes utilisent des écrans numériques, mais les instruments mécaniques conservent tout leur attrait.
• Parmi les autres projets aux fonctions similaires figurent le FDAI du vaisseau Apollo et le Soyus Globus.

[GN⁺]

Commentaires sur Hacker News

• Merci d’avoir inclus des images en haute résolution

  • C’est impressionnant de voir à quel point ils ont utilisé de nombreuses astuces analogiques
  • Aujourd’hui, cela pourrait probablement être résolu avec quelques lignes de code

• J’ai toujours voulu ajouter un indicateur comme celui-ci au tableau de bord d’une voiture

  • J’ai déjà ajouté un compas de bateau, et c’est à la fois utile et esthétique
  • Les indicateurs électroniques sont bien plus rares que les instruments à dépression ou les cockpits tout écran

• L’auteur est prêt à répondre aux questions s’il y en a

• Fait intéressant : cet avion est toujours utilisé comme pilier de l’armée de l’air iranienne

  • Le même module était encore utilisé il y a quelques années avant la modernisation de l’avionique sur certaines variantes

• Question posée par curiosité / ignorance

  • L’auteur mentionne que le F35 utilise un écran tactile entièrement numérique
  • Je me demande ce qui se passe si un projectile puissant l’endommage
  • Par rapport au F4, sur le F4 seuls les instruments d’une ligne donnée seraient touchés
  • Le F35 étant entièrement numérique, cela semble plus inquiétant
  • Il y a évidemment quelque chose à propos du F35 que je n’ai pas pris en compte

• kens@ est un trésor que nous ne méritons pas

• Les ingénieurs qui ont résolu ce problème seraient ravis de savoir que l’on découvre aujourd’hui leur solution

• C’est vraiment génial de voir les détails d’ingénierie

  • En tant que développeur logiciel, je me suis toujours demandé comment on gérait les bugs et la QA lors de la fabrication d’un matériel aussi complexe

• C’est fou de se dire que toute cette technologie a été créée par des gens qui utilisaient une règle à calcul