Comment sont mesurées les vitesses dans un avion?

Si mesurer la vitesse d’une voiture reste assez simple, dans un avion, c’est plus compliqué.
Pour une automobile, l’information vitesse est prise directement en sortie de boite à vitesse : le régime de rotation donne la vitesse du véhicule. Cette information, traduite au tableau de bord ne nous sert qu’à être sur de rouler à une vitesse adaptée aux conditions, et à la législation.
Pour un avion, c’est plus compliqué, et de plus, cette information est vitale, comme mis récemment en lumière par le drame du vol AF 447. Si un avion vol trop lentement, la portance baisse, et l’avion tombe. (voir chapitre http://my-airliner.blogspot.com/2009/03/comment-un-avion-vole.html). Si il vol trop vite, on à alors le risque de disloquer la cellule de l’avion.
Techniquement, on distingue plusieurs types de vitesse:
La vitesse réelle (vitesse sol). Elle est mesurée par un GPS, ou calculée par le pilote qui suit sa navigation. C’est la vitesse de l’avion par rapport au sol.
La vitesse air. C’est cette vitesse qui est réellement importante. C’est la vitesse de l’avion par rapport à l’air qui l’entoure. Explication:
Prenons un avion qui vole en croisière en pallier rectiligne (autrement dit, en ligne droite sans changer d’altitude).
Cas N°1: il n’y à pas de vent. L’avion vol à 500Km/h. Sa vitesse air est la même que la vitesse réelle.
Cas N°2: L’avion affronte un vent violent de face à 100Km/h. Le pilote pousse un peu plus les moteurs, et la vitesse sol reste à 500Km/h. Pour la vitesse air, on vient ajouter la vitesse du vent. Ce qui donne une vitesse air de 600Km/h.
Cas N°3: L’avion est poussé par un vent arrière violent à 100Km/h. Le pilote baisse un peu les moteurs, et la vitesse sol reste à 500Km/h. Pour la vitesse air, on vient soustrait la vitesse du vent. Ce qui donne une vitesse air de 400Km/h.
Comme la vitesse du vent n’est pas mesurable par un GPS, ou une navigation même très suivie, on utilise un outil appelé Tube de Pitot.

Comme on le voit sur mes schémas, un tube Pitot est constitué de deux parties, et de deux prises d’air.
En 1, une prise d’air appelée prise de pression dynamique. Dirigée face au flux (pour un avion, face au vent), la vitesse de l’air provoque une surpression dans le tube intérieur (3).
Sur le coté du tube, des prises d’air dite prise statique (2) prennent la pression atmosphérique locale.
La différence entre ces deux pressions varie en fonction de la vitesse. Plus le flux d’air est rapide, et plus la différence de pression est importante. Entre les deux flux, on met un capteur de pression (5) qui les compare. A l’origine, avant l’invention de capteur électrique, on utilisait des tubes de Pitot à niveau de mercure (4 sur mon schéma). La différence de niveau entre le tube dynamique et le tube statique donnait la vitesse.
How can we measure the speed of an airplane ?

Measure the speed of a car is simple, but for an airplane, it’s must complicated.
For an automobile, the speed information is taken directly from the output of the gearbox: the rotation fast give the fast of the vehicle. Translated on the board controle plate, we use it to drive safely in function of the weather condition and to respect the road law
For an airplane, its more complicated, and this information is very important, like highlighted by the recent tragedy of AF447 flight. If an airplane flight to slow, it will fall (see chapter http://my-airliner.blogspot.com/2009/03/comment-un-avion-vole.html). If it fly to fast, the risque is to break any important part of the plane.
Technicaly, we can see different type of speed:
True speed (ground speed) measured by a GPS, or calculated by the pilot whom following his navigation, it’s the speed of the plane from the ground.
The air speed. This speed is the one really important. It is the speed of the plane from the air all around it. Explanation:
Take an airplane who flight at the same altitude, in a straight line.
Case N°1: No wind. The airplane flies at 500Km/h. It’s air speed is the same of the real speed.
Case N°2: The airplane fight with a front wind at 100Km/h The pilote push the engine, and it’s real speed stay at 500Km/h. For the air speed, we add the wind speed. So, the air speed is 600Km/h.
Case N°3: The airplane is pushed by a strong rear wind at 100Km/h. The pilote slow down the engine, and the ground fast stay to 500Km/h. For the air speed, we decrease the real speed and the wind speed. The air speed is so 400Km/h.
It is not possible to measure the wind speed with a GPS or any other device, so, we use a tool named tube Pitot.

Like we can see in my drawing, the tube Pitot is constituted by two parts, with two air inlet.
(1) is the main entrance, called dynamical input. Oriented in front of the air flow, the air speed cause a hight pressure on the inside tube (3).
On the side of the main tube, static inputs take the local atmospheric pressure. The difference between these two pressure changes in function of the speed of the air flow. Most it is fast, most the difference is important. To measure it, we use a double pressure sensor (5). Before the invention of electrical sensor, we use Tube pitot with mercury flow level (4). The difference of level between the high and the low pressure level was measured, and the speed was deducted from this measurement.