Les instruments de bord – Cours connaissance des aéronefs BIA

Les instruments de bord sont le neuvième cours du module Connaissance des aéronefs du BIA (épreuve E3) : ce sont les appareils qui permettent au pilote de piloter, de naviguer et de surveiller le vol. Ce cours reprend la page 14 du support : le rôle des instruments de bord, l’anémomètre, l’altimètre, le variomètre, l’horizon artificiel, l’indicateur de virage et la bille, le compas et le conservateur de cap .

À l’examen, ce module est évalué dans l’épreuve écrite unique de deux heures trente, un QCM de 120 questions noté sur 20 et affecté d’un coefficient 5 . La compétence attendue du module 3 est de « repérer et décrire les principaux systèmes ou éléments réalisant les fonctions techniques élémentaires des aéronefs » : le thème 3-5 du BO n° 11 porte sur le « rôle et fonctionnement des instruments de communication, de pilotage, de navigation et de surveillance » et sur « l’interprétation de la lecture d’une grandeur » – pour le fonctionnement, il convient de se limiter à un descriptif simple.

Objectifs d’apprentissage – à la fin de ce cours, vous saurez :

• distinguer les quatre familles d’instruments : communication, pilotage, navigation et surveillance ;
• expliquer le principe de l’anémomètre : la différence entre pression totale et pression statique, et lire les arcs de couleur ;
• expliquer le principe de l’altimètre et les trois calages : QNH, QFE et 1013,25 hPa ;
• expliquer le principe du variomètre : la pression statique instantanée comparée à un instant antérieur ;
• décrire l’horizon artificiel : la maquette, la sphère, la couronne et le gyroscope, l’assiette et l’inclinaison ;
• décrire l’indicateur de virage et la bille : le taux de virage et la symétrie du vol ;
• décrire le compas et le conservateur de cap : le cap magnétique et le recalage.

Prérequis : le cours précédent L’hélice et les turbomachines (cours n° 8 du module) a décrit le groupe motopropulseur ; le cours Le carburateur (n° 7) a annoncé l’indicateur de température carburateur, un instrument de surveillance ; la page pilier Connaissances des aéronefs BIA situe ce cours dans le parcours du module.

Quiz 1 – Testez-vous avant de commencer (6 questions, format BIA)

📅 Mis à jour le 9 août 2026 — conforme au programme officiel (BO n° 11 du 12 mars 2015).

Sommaire

• Le rôle des instruments de bord : quatre familles
• L’anémomètre : la vitesse par rapport à l’air
• L’altimètre : QNH, QFE et niveau de vol
• Le variomètre : la vitesse verticale
• L’horizon artificiel : assiette et inclinaison
• L’indicateur de virage et la bille
• Glissade, dérapage et décrochage dissymétrique
• Le compas : le cap magnétique
• Le conservateur de cap (directionnel)
• Le glass cockpit
• Erreurs fréquentes et pièges au BIA
• Points essentiels à retenir
• FAQ
• Sources

Le rôle des instruments de bord : quatre familles

Les instruments de bord sont les appareils qui permettent au pilote de naviguer, de mesurer la vitesse et l’altitude, et de surveiller le vol en toute sécurité . Ils sont indispensables dès que la visibilité est réduite, la nuit ou dans les nuages : le pilote pilote alors « aux instruments », sans repère extérieur.

Le Bulletin officiel n° 11 du 12 mars 2015 classe les instruments de bord en quatre familles :

• les instruments de communication : la radio et les moyens d’échange avec le sol ;
• les instruments de pilotage : l’anémomètre, l’altimètre, le variomètre, l’horizon artificiel, l’indicateur de virage et la bille ;
• les instruments de navigation : le compas et le conservateur de cap ;
• les instruments de surveillance : les températures et pressions moteur, comme l’indicateur de température carburateur vu au cours Le carburateur.

Chaque instrument convertit une grandeur physique en une information lisible : c’est l’« interprétation de la lecture d’une grandeur » exigée par le programme . Le QCM du BIA teste précisément cette association instrument → grandeur mesurée → information lue.

L’anémomètre : la vitesse par rapport à l’air

L’anémomètre, souvent appelé « badin », indique la vitesse de l’aéronef par rapport à l’air qui l’entoure . Cette vitesse peut être exprimée en nœuds ou en kilomètres par heure : ce n’est pas la vitesse par rapport au sol, mais la vitesse aérodynamique, celle qui conditionne la portance.

Son principe : l’anémomètre mesure la différence entre la pression totale Pt et la pression statique Ps . La pression totale est recueillie par la prise de pression dynamique, le tube de Pitot ; la pression statique, par les prises statiques. Plus l’avion va vite, plus cette différence est grande : l’instrument la convertit en vitesse.

Les arcs de couleur sont un classique du QCM : arc blanc = volets, arc vert = zone normale, arc jaune = turbulence à éviter, trait rouge = VNE à ne jamais dépasser .

L’altimètre : QNH, QFE et niveau de vol

L’altimètre indique l’altitude en pieds ou en mètres . Rappel : 1 pied (1 ft) = 0,3048 mètre. Sur un altimètre analogique, la grande aiguille indique les centaines de pieds et la petite aiguille les milliers de pieds.

Son principe : l’altimètre mesure la pression atmosphérique autour de l’aéronef, appelée pression statique Ps . La pression diminuant avec l’altitude, l’instrument convertit la pression mesurée en altitude. Cette pression atmosphérique est étudiée en détail dans le cours de météorologie.

L’altimètre fonctionne par rapport à une référence de pression affichée par le pilote dans une petite fenêtre, à l’aide d’une molette . Selon le calage choisi, l’altimètre mesure une altitude, une hauteur ou un niveau de vol :

Le QCM teste surtout la correspondance calage → grandeur : QNH = altitude, QFE = hauteur, 1013,25 hPa = niveau de vol .

Le variomètre : la vitesse verticale

Le variomètre indique la vitesse verticale de montée ou de descente . Elle peut être exprimée en pieds par minute ou en mètres par seconde.

Son principe : le variomètre mesure la différence entre la pression statique instantanée Ps et la pression statique à un instant antérieur, mise en mémoire . Cette différence permet de déterminer si l’aéronef monte, descend ou reste en palier.

L’horizon artificiel : assiette et inclinaison

L’horizon artificiel restitue la position de l’horizon naturel lorsque celui-ci n’est pas visible, par exemple en vol de nuit ou en vol dans les nuages . Il permet de contrôler l’attitude de l’avion comme en vol à vue.

Il comprend : une maquette centrale représentant l’avion, une sphère intérieure où figurent la ligne d’horizon, le ciel et la terre, et une couronne avec des repères d’inclinaison : 10°, 20°, 30°, 60°, 90° . Lors d’un mouvement de l’avion, l’ensemble avion-maquette se déplace autour de la sphère et de la couronne ; ces dernières sont rendues fixes dans l’espace par la toupie d’un gyroscope.

L’instrument fournit deux informations essentielles : l’assiette (l’écart de tangage par rapport à l’horizon) et l’inclinaison (l’écart de roulis). Exemple du cours : 10° d’assiette à cabrer, 5° d’inclinaison à gauche .

L’indicateur de virage et la bille

L’indicateur de virage indique le sens du virage et le taux du virage . Il est associé à un gyroscope dont la référence est la verticale. Lorsque la maquette avion est positionnée sur le trait L ou R, l’avion vire au taux 1, soit 180° par minute.

La bille est constituée d’une bille métallique enfermée dans un tube en verre incurvé vers le bas et rempli d’un liquide amortisseur . Elle renseigne sur la symétrie du vol : si la bille est centrée, l’écoulement de l’air est symétrique par rapport à l’axe longitudinal de l’avion ; si la bille s’écarte, l’avion est en glissade ou en dérapage. La symétrie du vol se contrôle avec la gouverne de direction, en poussant la pédale de palonnier du côté vers lequel s’écarte la bille.

Glissade, dérapage et décrochage dissymétrique

La glissade survient lorsque l’aile intérieure au virage perd de la portance . Elle peut conduire au décrochage de l’aile intérieure au virage : le virage s’accentue alors brutalement, c’est le décrochage dissymétrique, un danger majeur en virage.

Le dérapage est l’opposé de la glissade : il se produit lorsque l’aile extérieure au virage perd de la portance, et peut conduire au décrochage de l’aile extérieure . La bille permet de détecter ces deux situations avant qu’elles ne s’aggravent.

Le compas : le cap magnétique

Le compas est une boussole qui permet de mesurer l’orientation de l’avion par rapport au Nord magnétique : il donne le cap magnétique . C’est l’instrument de base de la navigation.

Il est constitué d’un plateau circulaire gradué de 0 à 360°, d’un aimant orienté sur l’axe nord-sud, d’un pivot et d’un liquide amortisseur limitant les oscillations . La lecture se fait en dizaines de degrés ; certaines directions sont repérées par des lettres :

Le compas présente des imprécisions en virage, en accélération ou en décélération . Il doit donc être lu en ligne droite, à vitesse à peu près constante.

Le conservateur de cap (directionnel)

Le conservateur de cap, ou directionnel, donne aussi le cap magnétique, mais il permet de s’affranchir des erreurs du compas dues aux conditions de vol . Il est plus stable à lire que le compas, notamment en virage.

Cependant, le gyroscope du directionnel perd progressivement sa référence d’orientation : il faut donc recaler périodiquement le directionnel sur le compas, environ tous les quarts d’heure . Cette opération s’effectue en ligne droite, à vitesse à peu près constante.

Le glass cockpit

Avec l’évolution de la technologie, de nombreux avions modernes sont équipés d’un « glass cockpit », une planche de bord tout écran où les instruments à aiguille (analogiques) sont remplacés par des écrans . Ce système est également connu sous le nom d’EIS (Electronic Information System) ou CDS (Cockpit Display System).

Les écrans utilisés sont souvent des EFIS (Electronic Flight Instrument System), qui regroupent les informations essentielles de pilotage, de guidage et de navigation . Le glass cockpit rend les données plus lisibles, réduit la charge de travail des pilotes et améliore la sécurité en vol : la lecture d’instruments dispersés laisse place à la prise de décision.

Erreurs fréquentes et pièges au BIA

Les confusions les plus courantes sur les instruments de bord, avec le réflexe qui les évite.

• Confondre vitesse par rapport à l’air et vitesse par rapport au sol : l’anémomètre mesure la vitesse aérodynamique (Pt – Ps), pas la vitesse au sol.
• Inverser les calages de l’altimètre : QNH = altitude, QFE = hauteur, 1013,25 hPa = niveau de vol.
• Croire que l’altimètre mesure l’altitude directement : il convertit la pression statique en altitude (la pression diminue avec l’altitude).
• Inverser les aiguilles de l’altimètre analogique : la grande aiguille = centaines de pieds, la petite = milliers.
• Oublier le principe du variomètre : il compare la pression statique instantanée à la pression statique mise en mémoire à un instant antérieur.
• Confondre glissade et dérapage : la glissade = l’aile intérieure perd de la portance ; le dérapage = l’aile extérieure.
• Oublier le taux 1 : trait L ou R sur l’indicateur de virage = 180° par minute.
• Croire que le conservateur de cap est précis en permanence : son gyroscope dérive, recalage environ tous les quarts d’heure, en ligne droite et à vitesse constante.

Les QCM du BIA testent surtout l’association instrument → grandeur → information : « anémomètre = Pt – Ps → vitesse air », « altimètre = Ps → altitude/hauteur/niveau de vol », « variomètre = Ps comparée → vitesse verticale », « horizon artificiel = gyroscope → assiette et inclinaison », « compas = aimant → cap magnétique », « conservateur de cap = gyroscope → cap, recalé ~15 min ».

Points essentiels à retenir

Si vous ne retenez qu’une chose de ce cours, retenez ceci.

• Le BO classe les instruments en quatre familles : communication, pilotage, navigation et surveillance ; chaque instrument convertit une grandeur physique en une information lisible .
• L’anémomètre (badin) indique la vitesse par rapport à l’air : il mesure la différence entre pression totale et pression statique ; arcs blanc, vert, jaune et trait rouge, de la VFE à la VNE .
• L’altimètre indique l’altitude, la hauteur ou le niveau de vol selon le calage : QNH (altitude), QFE (hauteur), 1013,25 hPa (niveau de vol) ; il convertit la pression statique .
• Le variomètre indique la vitesse verticale en comparant la pression statique instantanée à la pression statique mémorisée .
• L’horizon artificiel indique l’assiette et l’inclinaison grâce à un gyroscope qui fixe la référence de l’horizon .
• La bille indique la symétrie du vol ; l’indicateur de virage donne le sens et le taux (taux 1 = 180° par minute) ; glissade = aile intérieure, dérapage = aile extérieure .
• Le compas donne le cap magnétique ; le conservateur de cap s’en affranchit mais doit être recalculé environ tous les quarts d’heure .

Maîtriser les instruments de bord, c’est savoir quelle grandeur chaque cadran convertit et comment l’interpréter : vitesse, altitude, vitesse verticale, assiette, symétrie et cap. Poursuivez avec le cours suivant Les hélicoptères, entraînez-vous sur le quiz du module connaissance des aéronefs, ou retournez au pilier Connaissances des aéronefs BIA.

Quiz 2 – Testez vos acquis (6 questions, mêmes objectifs que le Quiz 1, formulations différentes)

Les questions les plus fréquentes des candidats BIA sur les instruments de bord.

Quels sont les instruments de bord à connaître au BIA ?

Le programme du BIA distingue quatre familles d’instruments : communication (radio), pilotage (anémomètre, altimètre, variomètre, horizon artificiel, indicateur de virage et bille), navigation (compas, conservateur de cap) et surveillance (températures et pressions moteur). Il faut savoir associer chaque instrument à la grandeur qu’il mesure et à l’information lue .

Comment fonctionne un anémomètre ?

L’anémomètre, appelé « badin », indique la vitesse de l’aéronef par rapport à l’air. Il mesure la différence entre la pression totale Pt (recueillie par le tube de Pitot) et la pression statique Ps, et convertit cette différence en vitesse. Le cadran porte des arcs de couleur : blanc (volets), vert (zone normale), jaune (turbulence à éviter) et un trait rouge (VNE à ne jamais dépasser) .

Quelle est la différence entre QNH, QFE et 1013,25 hPa ?

Ce sont les trois calages possibles de l’altimètre. Avec le calage QNH (référence : niveau de la mer), l’altimètre indique une altitude ; avec le calage QFE (référence : la piste ou l’aérodrome), il indique une hauteur par rapport à l’aérodrome ; avec le calage 1013,25 hPa (pression standard), il indique un niveau de vol. Le pilote affiche la référence choisie dans la petite fenêtre de l’instrument à l’aide de la molette .

Comment fonctionne l’horizon artificiel ?

L’horizon artificiel restitue la position de l’horizon naturel lorsque celui-ci n’est pas visible (nuit, nuages). Il comprend une maquette centrale représentant l’avion, une sphère où figurent la ligne d’horizon, le ciel et la terre, et une couronne graduée en inclinaison (10°, 20°, 30°, 60°, 90°). La sphère et la couronne sont rendues fixes dans l’espace par la toupie d’un gyroscope ; l’instrument fournit l’assiette et l’inclinaison .

Quelle est la différence entre glissade et dérapage ?

La glissade survient lorsque l’aile intérieure au virage perd de la portance ; elle peut conduire au décrochage de l’aile intérieure. Le dérapage est l’opposé : l’aile extérieure perd de la portance, avec risque de décrochage de l’aile extérieure. La bille détecte ces deux situations : si elle s’écarte, l’avion est en glissade ou en dérapage et il faut corriger au palonnier .

Pourquoi faut-il recaler le conservateur de cap ?

Le conservateur de cap (directionnel) donne le cap magnétique en s’affranchissant des erreurs du compas dues aux conditions de vol. Mais son gyroscope perd progressivement sa référence d’orientation : il dérive. Il faut donc le recaler périodiquement sur le compas, environ tous les quarts d’heure, en ligne droite et à vitesse à peu près constante .

Sources

Toutes les sources ci-dessous ont été vérifiées le 1er août 2026 (contrôle HTTP, cf. note 11 du livrable ; réserves signalées).

• Programme et niveau des connaissances de l’examen du BIA – Bulletin officiel n° 11 du 12 mars 2015 (module 3 « Étude des aéronefs et des engins spatiaux », compétence « Repérer et décrire les principaux systèmes ou éléments réalisant les fonctions techniques élémentaires des aéronefs », thème 3-5 « L’instrumentation de bord » : rôle et fonctionnement des instruments de communication, de pilotage, de navigation et de surveillance ; interprétation de la lecture d’une grandeur) : PDF – éduscol STI
• Arrêté du 19 février 2015 relatif au brevet d’initiation aéronautique : PDF – éduscol STI
• éduscol STI – Brevet d’Initiation Aéronautique : sti.eduscol.education.fr (consulté le 1er août 2026)
• ENAC – Préparation au brevet d’initiation à l’aéronautique : enac.fr (consulté le 1er août 2026)
• Aéroclub Marcillac Estuaire – formation BIA : aeroclubmarcillacestuaire.fr – rubrique BIA (consultée le 1er août 2026 ; document de cours « Aéronefs », page 14, transmis avec le brief, non publié en ligne)
• FAA – Pilot’s Handbook of Aeronautical Knowledge (chapitre « Flight Instruments » – altimètre, anémomètre, variomètre, horizon artificiel, indicateur de virage, compas magnétique) : faa.gov (consulté le 1er août 2026)
• Skybrary – Altimeter : skybrary.aero – Altimeter (consulté le 1er août 2026 ; contenu derrière interstitiel JavaScript possible – à re-vérifier avant publication)
• Skybrary – Airspeed indicator : skybrary.aero – Airspeed indicator (même réserve)
• Skybrary – Vertical speed indicator : skybrary.aero – Vertical speed indicator (même réserve)
• Skybrary – Attitude indicator : skybrary.aero – Attitude indicator (même réserve)
• Skybrary – Magnetic compass : skybrary.aero – Magnetic compass (même réserve)
• Skybrary – Turn coordinator : skybrary.aero – Turn coordinator (même réserve)
• OACI — Organisation de l’aviation civile internationale.

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