Northwest Airlines vol 8 : l’incident qui pourrait expliquer l’AF447 ?
Nez du A330 - C'est la que tout se joue.
Le 23 juin 2009, alors que le monde observait les recherches des débris de l’Air France 447 dans l’Atlantique, un Airbus A330 de Northwest Airlines a été victime d’un incident très troublant.
L’appareil immatriculé N805NW effectuait un vol entre Hong Kong et Tokyo avec 217 personnes à bord. Il était peu avant midi et l’avion volait au niveau 390 en conditions de vol à vue. C'est-à-dire totalement hors des nuages. Le radar météo montrait des formations convectives à environ 45 kilomètres au nord de la route suivie. En face, les pilotes ne voyaient que des cirrus.
Les cirrus sont des nuages de haute altitude. Ils sont composés de cristaux de glace en suspension. Ces nuages comportent une faible densité d’eau et n’ont pas d’activité particulière. Ils n’ont jamais été considérés comme un danger, ni même un risque pour la navigation aérienne. Parfois, ils sont le premier signe de turbulences.
Nuages de types cirrus composés de cristaux de glace.
Quelques minutes plus tard, l’appareil rentre dans les cirrus et se retrouve soumis à de légères turbulences. Les pilotes parlent également de précipitations. Très certainement des cristaux de glace à ce niveau là.
Tout à coup, le pilote automatique ainsi que l’auto-manettes se déconnectent et les commandes de l’Airbus passent en mode loi alternative. Les pilotes prennent manuellement le contrôle de l’appareil et au bout d’une minute, tout revient à la normale. Le répit est de courte durée. Les mêmes événements se répètent encore et cette fois ils durent 2 minutes. Les pilotes observent de grandes fluctuations dans l’indication de la vitesse allant jusqu'à provoquer une alarme de survitesse. En même temps les indications d’altitude connaissent des fluctuations mais de plus faible amplitude.
Les pilotent changent leur route de 60 degrés afin de sortir de ces éléments. Quelques minutes plus tard, les choses se calment. Le pilote automatique et l’auto-manettes reprennent du service, les indications de vitesse et d’altitude se stabilisent mais les commandes restent toujours en mode loi alternative.
Ces événements sont confirmés en tout point par le récit des pilotes mais aussi les enregistreurs de vol de l’appareil qui ont été récupérés après l’atterrissage.
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En mode loi alternative, l’Airbus perd une partie des protections d’enveloppe de vol. Ca ne veut pas dire qu’il va sortir de son enveloppe de vol ! Quitte à fâcher du cote de Seattle, un Airbus sans ces protections, c’est un peu, un Boeing. C'est-à-dire que si le pilote tente de faire volontairement ou involontairement des manœuvres extrêmes, rien ne va l’en empêcher. Il existe deux lois alternatives appelées loi 1 et loi 2. Dans la seconde, il y a encore moins de protections que dans la première mais le pilote ne change pas réellement ses habitudes de vol. Certaines protections sont, par ailleurs, plus pertinentes dans des phases du vol bien spécifiques. Par exemple, la protection Faible Energie ne trouve son sens que lors des phases d’approche.
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Situation :
Si dans un simulateur de vol on met différents équipages et on les soumet aux mêmes problèmes qu’a connu le Northwest 8, on peut obtenir des résultats en fonction des autres facteurs aggravants. Par exemple, si l’appareil vole de nuit, dans une couverture nuageuse plus dense et plus turbulente, le phénomène peut se prolonger plus longtemps et la perte de contrôle de l’appareil devient une issue très concrète.
Pourtant, comme le montre l’incident de Northwest, la situation météorologique n’était pas impressionnante, ni ne posait le moindre problème aux réacteurs, voilure ou autre. Elle ne présentait pas un affichage particulièrement inquiétant au radar. Seules les sondes se retrouvaient perturbées par de la glace en suspension et les instruments basés dessus affichaient des valeurs aberrantes.
Flux non-homogène :
L’air circule autour des objets en mouvement selon des lignes de flux dont le comportement est relativement bien connu aujourd’hui. Par contre, ce n’est pas tout le temps que l’avion vole dans un air aussi pur.
Quand l'air est mélangé à des particules solides plus lourdes comme de la glace, du sable ou autre, son comportement change. Dans ce cas, tout obstacle qui change la direction du flux d’air, ou y provoque la moindre perturbation, change aussi la concentration des particules dans ce flux d’air. C’est plus évident avec un schéma :
Séparation d’un flux non homogène
Dans le schéma ci-dessus, on a de l’air mélangé à des particules solides (glace, sable, eau…) qui arrive dans la branche A. Une fois qu’il se sépare dans les deux branches, on va trouver dans la branche B un air faiblement concentré en particules solides. Celles-ci, plus lourdes, ont une forte inertie et suivent les chemins exigeant le moins de changements de direction.
Autre exemple :
On peut voir les petits cristaux comme formant eux-mêmes un gaz mélangé à l’air. Ce gaz très dense et pas vraiment parfait, agit pour son propre compte. Les lois de thermodynamique montrent que lorsque nous avons un mélange de plusieurs gaz, chaque gaz se comporte comme si les autres n’existaient pas. Quand un élément perturbateur est rencontré, l’air va suivre un chemin préférentiel et les cristaux de glace un autre chemin plus adapté à leur densité. Ainsi, tout élément perturbateur va agir comme un séparateur. Il va créer une zone ou les cristaux sont moins denses que dans l’air ambiant et une autre zone ou les cristaux seront plus denses que dans l’air ambiant.
Dansl'image suivante, la zone A comporte de l’air mélangé avec un contaminant plus lourd. De l’eau par exemple. La zone B est turbulente et comporte de l’air avec le minimum de contaminant. Celui-ci est éjecté de la zone turbulente parce que le courant d’air qui y règne tend à forcer des mouvements et des courbes très abruptes. En même temps, la zone C est plus concentrée en eau. Elle est même plus concentrée que la zone A. En fait, la zone C comporte de l’eau de deux origines : celui de l’air qui est passé en laminaire de la zone A à C et celui de l’air qui est passé en A à B en abandonnant son eau qui a suivi un chemin plus droit.
L’obstacle va créer des zones différentes de densité air / eau.
En pratique ca donne des effets comme ceci :
 Approche sous la pluie : le volet sépare l’eau et l’air. |
En résumé :
Tout cela, pour dire une seule chose : ce n’est pas la quantité de cristaux de glace dans l’air qui est importante, mais la quantité qui est réellement soufflée sur les sondes. L’avion, sa carlingue, ses aspérités, peuvent créer des zones ou la circulation de glace est bien supérieure à ce que pourrait laisser penser leur concentration dans l’air.
Cas de l'Airbus A330
Voici la position des sondes sur un Airbus A330. Elles sont libellées (4). En amont, on trouve une aspérité (1), un enfoncement (2) et une fente (3).
Position des sondes Pitot - Airbus A330
Un filet d'air qui circule d'avant en arrière voit tout d’abord une aspérité qu’il croise en biais, puis un enfoncement qu’il croie en biais également et une fente. Dans le meilleur des cas, les filets peuvent ne voir que la fente séparant le radome du reste de l’appareil :
Position des sondes Pitot - Airbus A330
Les filets d’air chargés de glace arrivent d’avant en arrière et croisent ces éléments de structure de l’avion. Ces derniers vont créer des perturbations ou des déviations dans le flux comme le fait tout objet fixe dans un flux.
Ces éléments sont certes très fins, mais nous sommes en présence d’un flux a plus de 900 km/h comportant des particules solides. Son comportement dans ces conditions est tout sauf intuitif.
Atmosphère standard :
Les sondes Pitots, depuis l’alliage qui les compose jusqu’a leur position sur l’avion sont conçues pour fonctionner dans une atmosphère standard ou bien proche d’une atmosphère standard. Des écarts de température de l’air ne sont pas un problème et le givrage est écarté par un chauffage permanent des sondes quand l’appareil est en vol. Lors de la certification, il n’est pas possible de simuler de manière réaliste et exhaustive toutes les situations qu’elles peuvent rencontrer en parcourant des millions de kilomètres a l’avant d’un avion.
Divers scenarios seraient possibles. Seuls des tests grandeur nature permettraient de lever le doute sur cela. On peut, par exemple, imaginer une onde de choc qui se formerait au niveau de la fente du radome dans certaines conditions de vitesse, altitude et température. Cette onde de choc passerait sous les têtes des sondes sans conséquences la plus part du temps. Par contre, si l’atmosphère contient des cristaux de glace, ceux ne vont pas traverser l’onde de choc mais littéralement surfer dessus. Ceci va créer une forte concentration de cristaux au niveau de la tête de la sonde. Celle-ci sera même supérieure à la concentration des cristaux dans l’air ambiant. La sonde se trouve littéralement gavée.
Exemple : Ici, une onde de choc se crée et va agir comme une interface qui sépare
les cristaux de glace et donc augmenter leur concentration sur la partie supérieure de l’onde.
La sonde se trouve gavée par un flux contenant plus de glace que l’air ambiant.
En effet, quand on se trouve devant un flux composé de deux phases, il existe, en fonction des débits de chaque phase, plusieurs possibilités d’établissement de flux. Certains régimes peuvent aller jusqu'à la séparation quasi-totale des deux phases.
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Important : Les articles diffusés ici ont une approche purement technique d'une problématique. Ils n'ont pas pour objectif l'appréciation légale, morale ou autre des circonstances d'un accident. Aucun élément dans ce sens n'a été intégré lors des phases de recherche, de documentation ou de rédaction. Ce contenu est diffusé dans l’intérêt exclusif de la Sécurité Aérienne et donc des personnes transportées par avion.
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Et sur A380
Bjr,
Je découvre le nez du F-HPJA sur cette photo
http://images3.jetphotos.net/img/1/3/2/7/39158_1256925723.jpg
Parmi les sondes visibles, lesquelles sont les pitot ?
Bonjour, C'est a confirmer,
Bonjour,
C'est a confirmer, mais a premiere vue, c'est les deux sous le mot KLM.
A380 autres capteurs
Bjr,
Et les capteurs au-dessus du radôme ?
A+
domaine de vol
Bonjour AMINE,
Juste une question, pourrais-tu m’indiquer quelles sont les valeurs du décrochage haut et bas pour un Liner récent en croisière au niveau 350 par exemple, disons en atmosphère standard.
Merci,
Décrochage
Bjr,
Quelques réponses là :
http://henrimarnetcornus.20minutes-blogs.fr/media/00/00/1358010672.pps
Le site est intéressant
A+
Perturbation sondes pitot
Au sujet de cette piste concernant les Pitot sur l’A330, Il me semble qu’ils sont tous les trois légèrement décalés en distance par rapport à la pointe avant ?
Il semble donc que les ingénieurs ont peut-être jugé utile de justement les décaler pour éviter ce genre de perturbation potentielle pour quelle n’affecte pas simultanément tous les pitot.
On peut donc supposer que les passages successifs en soufflerie n’ont pas appelé de commentaire particulier à ce sujet ? Il serait aussi intéressant de comparer les positions respectives de ces Pitot sur les autres aéronefs !
En ce qui concerne les calculateurs ADIRU, j’ai lu, sous réserve de confirmation, que chaque ADIRU est divisée en deux parties pouvant fonctionner séparément en cas de panne, L'ADR (Air Data Reference) qui fournit l'altitude barométrique, la vitesse, le mach, l'incidence, les températures, les alarmes de survitesse. L'IR (Inertial Reference) qui fournit les informations d'attitude, de FPV (au nombre de 3) de route suivie, de cap, d'accélérations, de taux de roulis, de vitesse sol et de position avion. À savoir aussi que les dispositifs d’incidence mètres (AOA) sont également en liaison avec les ADIRU, donc une association, assiette puissance devrait pouvoir geler les paramètres de vol du moment et éviter d’approcher dangereusement les limites ?
La question qui vient à l’esprit est la suivante :
Lorsque toutes les informations de pression dynamique disparaissent ou ne sont plus fiables et donc exploitables, ce qui, dans le cadre du sujet qui nous intéresse semble étonnant pour les trois Pitot, pourquoi le couplage inertiel ne prend pas le relais, à défaut, pour assurer l’attitude du vol ?
En effet, si les centrales inertielles associées aux dispositifs d’incidence mètre prennent le relais rapidement sur les derniers paramètres connus, le vol devrait pouvoir se poursuivre correctement en attendant que l’équipage puisse y remédier sereinement.
À défaut, on comprend donc que l’équipage se trouve confronté à un pilotage manuel, très perturbateur lorsque les conditions de nuit sont critiques (turbulences, givrage etc.) alors que trois centrales inertielles et les incidence mètre, fonctionnent et ne servent apparemment plus à rien !
En revanche, la piste de la dérive semble également intéressante à plus d’un titre, il y a une chose qui frappe l’esprit c’est que la dérive est pratiquement au début de la zone des débris publiée sur le rapport d’étape !
Le problème existe aussi sur A320
Bonjour,
Merci pour cet article qui revient sur le F-GZCP et ses sondes pitot.
Cette hypothèse fort intéressante méritera sans doute des tests de confirmation.
Je voulais juste remarquer que l'A320 est aussi concerné puisque, suite à l'incident du 13 juillet (A320 - AF1905 - Rome Paris, si ma mémoire est bonne),
AIRBUS recommandait de passer des pitot THALES fraichement installées aux Goodrich.
source:
http://www.airbus-inside.com/article-34448331.html
Lois alternatives et gain des commandes de vol
Bonjour Amine et bjr tt le monde,
Voila une hypothèse très, très, intéressante et susceptible d'expliquer pourquoi et comment les pitots semblent si vulnérables sur ces appareils là. C'est inattendu, passionnant et donc ... à suivre.
Par contre et si vous le voulez bien, j'aimerais que nous revenions quelque peu en aval de votre hypothèse, faisant donc abstraction du "pourquoi" et que m'expliquiez quels sont les paramètres spécifiques ("en gros", bien sûr ... le détail étant intellectuellement inaccessible au néophyte que je suis) des modes "lois alternatives 1 et 2".
Cette question est directement en relation avec un rapport d'accident que j'ai lu récemment et concernant le Mirage 200O D de la BA-133, F-UGJG, qui s'est crashé le 08 janvier 2004 à Mas-St-Chély, en Lozère :
http://www.defense.gouv.fr/defense/layout/set/popup/content/download/67654/630213/file/Rapport%20public%20BEAD-air-A-2004-001-A.pdf
Après lecture de ce document, je me demande si d'une part, les conséquences observées sur le Mirage sont transposables, en tout ou parties, à un Liner comme l'A330 et d'autre, si, en mode altéré (loi alternative) le gain des commandes de vol d'un Airbus peut se trouver dans une fourchette d'exploitation complètement désadaptée (inappropriée) aux conditions réelles de vol dans lesquelles se trouve l'aéronef à cet instant précis. Au delà et si une telle désadaptation de ce paramètre est donc susceptible d'être constatée (à vous de me le dire), jusqu'à quel point une action du pilote sur les commandes de vol peut se traduire par des dégâts aux gouvernes et diverses structures d'attachement conjointes, de l'appareil (1)?
Merci à vous pour votre passion qui conduit à l'existence de ce site de grande qualité.
Cordialement
Fred.
(1) Il semblerait qu'un A-310 ait connu ce genre de mésaventure au décollage de JFK, en octobre 2001 : Crash sur perte de la dérive par "rupture mécanique", suite à des efforts trop violents du pilote sur le gouvernail de direction (rudder) ! Pb, je n'arrive pas à retracer cette info qui m'a été "glissée dans le trou de l'oreille" si je puis dire :-).
Et si la sécurité tuait ?
A lire sur un autre site, la dernière réaction en bas de page :
http://www.crash-aerien.com/forum/44-vt13032.html?postdays=0&postorder=asc&start=645
A se demander qui programme ces ordinateurs de bord. Je verrais bien dans ces "fly-by-wire" un bouton rouge central entre le CdB et l'OPL pour tout déconnecter. A quand sur les véhicules un dispositif vous interdisant de freiner car il déclare que vous êtes à l'arrêt alors que vous êtes à 130 !!!!!
Dans ADIRU il y a ADR et IR, pourquoi les différents paramètres ne sont pas "auto-correllés" ? Si l'ADR dit que la vitesse chute de 100kt et que les IR n'indiquent aucune décélération, qui faut-il croire ?
A+ Amine
Je viens de lire. Merci pour
Je viens de lire. Merci pour le lien. Par contre, lors des incidents qui sont survenus, y compris sur le Air France 447, le systeme de commandes est immediatement passe en mode loi alternative.
Par contre, il y a 2 points importants :
- en loi alternative on ne perd pas toutes les protections. C'est en loi directe qu'on les perd toutes. En loi alternative, il n'y pas de protection faible energie, il n'y a pas de protection d'inclinaison (en ALT 2)...
- il y a 2 lois alternativies ALT 1 et ALT 2. Pour le moment, sur le Air France, il n'est pas clair sur quelle loi s'est retrouve l'appareil.
Encore une chose : vous pouvez avoir 2 Airbus en loi alernative 1 ou 2 mais chaque avion aura perdu ou garde differentes protections. En effet, en fonction des pannes qui ont justifie l'entree dans une loi alternative, il y a une definition du set de protections a garder ou pas.
Merci de vos réponses
Bsr Amine,
Donc il y a 4 "lois", Normal, Alt1, Alt2 et Direct.
Ce que j'ai cru comprendre c'est qu'une loi maintient l'avion dans un espace 3D (montée, descente, inclinaison, accélération/décélération, ...) en limitant les actions des pilotes sur la conduite de l'avion.
Plus la loi se "dégrade" plus cet espace 3D augmente.
Ma question est pourquoi/comment un pilote ne peut pas passer en "Direct Law" de façon immédiate ? Donc piloter en "basic" comme sur le Cessna de l'aéroclub ?
Les ordinateurs Airbus sont d'une grande assistance quand tout va bien en croisière, mais sont-ils adaptés quand ça "chauffe" dans le cockpit ? Quand l'informatique ne comprend plus rien à ce qu'il se passe autant qu'elle se déconnecte totalement.
A+ la discussion reste ouverte
Bonsoir :) Comme la demande
Bonsoir :)
Comme la demande est elevee, je suis en train de preparer un article sur ces fameuses loi :)
Il sera bientot en ligne.
Hypothèse intéressante
Voici une hypothèse des plus intéressantes, et qui expliquerait bien des choses:
- La symétrie et la proximité dans la disposition des 2 pitots gauches peut permettre dans certaines conditions "optimales" que les 2 se gavent de glace de façon identique; les données de 2 ADR restant cohérentes, c'est le 3è (celui qui reçoit encore les bonnes indications) qui est mis en faute. A ce moment, l'AP "voit" son IAS diminuer et cherche à la compenser jusqu'à la survitesse, qui ne provoque aucune alarme. La modification de l'écoulement suite à l'augmentation de vitesse peut finir par provoquer une nouvelle asymétrie qui provoque la perte totale des données anémométriques; l'AP rend la main aux pilotes, mais comme bien souvent, dans une configuration de vol déjà critique. La suite s'enchaine plus ou moins logiquement. (Je n'ai pas relu les ACARS, donc je ne sais pas si tout celà est parfaitement cohérent avec les faits; à prendre avec des pincettes, donc).
- Que le problème soit réglé par changement de modèle de sonde n'indique pas nécessairement un problème sur les sondes d'origine; si l'on admet votre hypothèse, une simple différence de taille du pied ou de longueur de tube peut suffire à écarter l'embout de la zone d'écoulement des cristaux. Le problème ne serait qu'une coïncidence improbable entre la géométrie du nez de l'A330, la position des sondes, leur taille, et la vitesse de vol en croisière.
Le problème ne serait pas résolu par changement des sondes; si, pour une raison quelconque, le CDT est amené à changer sa vitesse de croisière, le problème peut tout aussi bien survenir sur n'importe quel modèle de sonde. Seul un changement de la géométrie du nez ou une disposition significativement asymétrique des 3 sondes apporterait une solution satisfaisante.
Bon ceci dit je me méfie des hypothèse un peu trop "belles" pour être vraies; le BEA a-t-il les moyens d'effectuer ce genre de test en dimensions réelles, et a-t-il une aujourd'hui raison de le faire ?
En tout cas Mr Mecifi toutes mes félicitations pour votre site, la qualité et la quantité de son contenu et l'immense travail que cela a du représenter. Nombre d'informations sont aussi passionantes qu'inattendues.
Merci de votre apport. Je
Merci de votre apport.
Je sais que le BEA a beaucoup de moyens, par contre, je ne sais pas s'ils sont en mesure de deployer un A330 pour des essais grandeur nature. Aux USA, le NTSB le font en cas de necessite.
On peut difficilement faire l'economie de ces essais aujourd'hui parce qu'il y a eu beaucoup d'incidents et plus de 200 morts "and counting" comme disent les anglosaxons. Comme il n'y pas d'enregisteurs de vol, ni de temoins, la seule option reste encore de faire des tests pousses pour chercher a etablir les causes de ce drame et eviter qu'il ne se reproduise.
Northwest Airlines vol 8 / AF 447
Bonsoir,
Merci pour cet éclairage nouveau sur les conditions physiques rencontrées en haute altitude. Comme toujours sur votre site, c'est très intéressant et très bien expliqué au non-spécialiste curieux que je suis.
La position des sondes, pourrait donc avoir une certaine importance.
Cette hypothèse amène à se poser de nouvelles questions:
En ce qui concerne la disposition des pitots sur les différents types d'appareils, y-a-t-il de réelles différences ? Par exemple, pour s'en tenir aux long courriers, que dire des A330 et A340 par rapport aux B777 ou B747 sur ce point ?
Pourquoi certains tubes seraient-ils plus susceptibles de givrer que d'autres ? Quel rapport avec le type d'appareil dans ce cas ?
Pourrait-il y avoir une question de maintenance / vérification de propreté ?
D'autre part, je crois comprendre à la lecture de vos commentaires qu'une perte de mesures venant des pitots n'est pas de nature à expliquer à elle seule une perte de contrôle sur A330 (les Boeing se pilotent sans les protections d'un Airbus disposant de toutes les mesures, et je n'ai pas observé qu'il en tombait plus souvent pour autant...).
Peut-on dès lors réduire la recherche d'explications à la seule question des pitots ?
Quelles pourraient être à votre avis les pistes complémentaires, et indispensables ?
Pour répondre, ne faut-il pas se demander - avec ou sans pitots en état de fonctionner - qu'est-ce qui peut faire perdre le contrôle de trajectoire à haute altitude ?
Bien cordialement.
Et si c'étaient !
Bjr,
Ces protections qui empêcheraient de piloter normalement les Airbus ?
Et si cette surprotection issue des divers paramètres reçus par les ordinateurs de bord, n'était pas la bonne philosophie ?
Ex : si uniquement 2 Pitot se bouchent et que le 3ème est normal, la loi de décision majoritaire va déclarer correcte, car quasi identique, ces 2 mesures fausses. On ne passe pas de 300kt à 150kt en 5 secondes, les plate-formes inertielles le détecteraient par les accéléromètres.
Faut aussi creuser sur la programmation de ces ADIRU's qui ont des problèmes même en position OFF.
Et si ces protections empêchaient les pilotes de revenir à du "basic", ce ne sont quand même pas des "concierges".
Enfin je dis ça !
A+
Bonjour, Tous les avions de
Bonjour,
Tous les avions de ligne ont des sondes placées à l’avant. Ces sondes sont issues d’une technologie très rudimentaire. Il s’agit de tubes orientés face au flux d’air et chauffés pour éviter qu’ils ne givrent.
Malgré cela, il n’y a que sur A330 qu’on connait des incidents. Je pense que des tests grandeur nature doivent être réalisés pour comprendre pourquoi. Peut être que la forme de l’appareil, la disposition exacte des sondes, leur taille, leur forme… font qu’elles sont victimes d’un flux qui s’établi dans certaines conditions et les gave de cristaux de glace.
Si les mesures Pitots sont perdues, on a une perte de l’indication de vitesse ainsi qu’un avion en mode loi alternative. La perte de vitesse de nuit et par un temps turbulent peut avoir une signification différente que si elle arrive de jour. Encore la aussi, il faut des tests en simulateur avec des équipages pour répondre de manière claire a cette question.
Oui mais
Bjr,
D'accord mais les sondes GoodRich semblent moins susceptibles. Drains plus gros ? Et pour boucher un Pitot il n'y a pas que la glace, poussière, insecte,.....
PS : Un petit article sur les diverses protections (limitations) en fonction des lois (Normal, Alt1, Alt2) serait très intéressant. Et puis aussi comment fonctionne un capteur AoA.
A+
Merci obiwan, je suis en
Merci obiwan, je suis en contact avec un pilote Airbus pour realiser un tel article.