Altimètre

Un altimètre est un instrument de mesure permettant de déterminer une hauteur par rapport à un niveau de référence : le sol, le niveau de la mer (mesure d'altitude) ou une surface isobare.

Les altimètres barométriques sont utilisés en montagne, notamment pour la randonnée et l'alpinisme, et en aéronautique où il fait partie des instruments de bord complété éventuellement par des systèmes plus précis comme et l'altimètre radar. Les altimètres sont utilisés à bord d'engins spatiaux dans le cas de l'altimétrie satellitale par exemple. Ils sont utilisés aussi en altimétrie pour la détermination et la mesure des altitudes d'un lieu ou d'une région donnée.

Utilisation en aéronautique

Cadran d'un altimètre d'aviation. Il faut lire 14 500 pieds. Le nombre 295 (en inHg) a été choisi par l'utilisateur. Il indique la pression au niveau de référence. S'il s'agit de la pression atmosphérique au niveau de la mer, alors l'altimètre se situe à environ 14 500 pieds au-dessus du niveau de la mer.

À bord d'un aéronef il permet de connaître trois paramètres de vol :

• la hauteur par rapport au sol : en particulier pour la navigation locale et éviter les obstacles artificiels dont les cartes publient l'altitude et la hauteur. En utilisant la pression de l'aérodrome en référence, l'aéronef décolle ou se pose avec l'altimètre indiquant 0. La hauteur notée sur une carte est suivie de la mention ASFC (Above surface) ou AAL (Above Airport Level)
• l'altitude par rapport au niveau de la mer : pour éviter les obstacles naturels dont les cartes publient l'altitude. Une altitude notée sur une carte est suivie de la mention AMSL (Above Mean Sea Level).
• le niveau de vol : pour éviter les abordages entre aéronefs en utilisant une référence arbitraire identique pour tous et fixée à 1013 hPa.

L'altimètre barométrique est utilisé sur tous les aéronefs et permet de mesurer les trois paramètres ci-dessus. Le radio-altimètre mesure la hauteur instantanée par rapport au sol à la verticale de l'aéronef ; il est particulièrement utile en vol à basse altitude et en phase d'approche. Le GPS donne l'altitude de l'aéronef mais sa précision n'est pas actuellement suffisante pour rendre les autres moyens obsolètes.

Principes de fonctionnement

Altimètre barométrique

L'altimètre barométrique mesure une différence de pression atmosphérique entre le niveau de référence, fixé par l'utilisateur, et le niveau de l'altimètre. La pression de référence (à la hauteur zéro) peut être celle au niveau de la mer, ou bien celle d'un aérodrome.

L'altimètre barométrique est étalonné suivant la variation de la pression atmosphérique selon l'altitude dans une atmosphère standard (normalisée).

En prenant le niveau de la mer comme altitude de référence h₀, et en prenant pour l'atmosphère un état moyen défini par l'atmosphère normalisée type OACI (Température 15°C = 288,15 K, pression 1013,25 hPa, gradient vertical de température 0,65 K pour 100 m), on obtient la formule internationale du nivellement barométrique :

$p(h) = 1013{,}25 \left( 1 - \frac{0{,}0065 \cdot h}{288{,}15} \right)^{5{,}255} \mathrm{hPa}$

Cette formule permet le calcul de la pression à une certaine altitude, sans avoir besoin de connaître la température ou le gradient vertical de température. La précision dans le cas d'applications pratiques est toutefois limitée, puisque l'on choisit ici un état moyen différent de l'état réel de l'atmosphère.

Article détaillé : formule du nivellement barométrique.

Ainsi, l'altimètre est en fait un baromètre dont l'échelle de graduation est en mètres ou le plus souvent en pieds anglais (feet).

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  Altimètre intégré à une montre-bracelet.

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  Altimètre de parachutisme(analogique).

Il existe des altimètres barométriques analogiques et numériques.

Les analogiques fonctionnent comme un baromètre anéroïde. Ils ont pour avantage de nécessiter aucune alimentation électrique. Leur fonctionnement ne sera donc pas altéré par une panne électrique.

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  Structure d'un altimètres barométriques analogiques d'aviation.

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  Schéma simplifié expliquant le fonctionnement d'un altimètre barométriques analogique: la pression qui s'applique sur la capsule anéroïde la déforme et fait bouger l'aiguille.

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  Capteur barométrique pouvant être utilisé dans un altimètre numérique.

Erreur de mesure

L'altimètre est un instrument de mesure dont les qualités affectent le résultat affiché.

Sur un aéronef il s'y ajoute des erreurs dues au positionnement du capteur, aux variations d'attitude, aux accélérations, etc. En principe, en plaçant le capteur perpendiculairement à l'écoulement on mesure la pression atmosphérique mais les mouvements de l'aéronef, les turbulences de l'écoulement, etc. peuvent affecter la pression locale.

La conversion effectuée entre différence de pression et altitude suppose que l'atmosphère est en conditions standard.

Enfin la pression de référence transmise à l'utilisateur sur les fréquences ATIS et VOLMET par le contrôle aérien varie dans le temps et dans l'espace, ce qui oblige à effectuer des recalages, en particulier lorsque l'aéronef est en phase d'approche.

L'hypsomètre

L'hypsomètre permet de connaître la pression atmosphérique en mesurant la température d'ébullition d'un liquide.

Radio-altimètre ou altimètre radar

Système radar permettant de mesurer, entre autres, une altitude à partir d'un temps de propagation aller-retour depuis l'appareil vers le sol.

Article détaillé : Altimètre radar.

L'altimètre laser

Embarqué dans une sonde ou un aéronef l'altimètre laser envoie des impulsions laser qui sont réfléchies par la surface du sol et en mesurant le temps de retour il est possible de connaître la hauteur par rapport au sol^[1]. Ce système est utilisé pour décrire des topographies sur Terre ou sur Mars avec la sonde Mars Global Surveyor.

Références

1. ↑ cat.inist.fr

Voir aussi

Sur les autres projets Wikimedia :

• « les altimètres », sur Wikimedia Commons (ressources multimédia)

• Instrument de bord (aéronautique)
• Variomètre