Footlambert (fL) : Glossaire photométrique aéronautique

Introduction

Le footlambert (fL) est une unité de luminance non-SI, historiquement et pratiquement significative en aviation pour mesurer et spécifier la luminosité des affichages de cockpit, des simulateurs et de l’éclairage d’aérodrome. Alors que l’aviation mondiale tend vers les unités SI (notamment la candela par mètre carré, ou nit), les footlamberts restent courants dans les documents réglementaires américains, les avions anciens et les environnements à normes mixtes. Comprendre la définition scientifique du footlambert, sa bonne utilisation et sa conversion est essentiel pour la conformité, la sécurité et l’efficacité opérationnelle.

Définition scientifique

Un footlambert est défini comme la luminance d’une surface émettant ou réfléchissant une candela par pied carré, divisée par π :

[ 1~\mathrm{fL} = \frac{1}{\pi}~\mathrm{cd/ft^2} ]

Cette définition s’appuie sur la physique des surfaces diffuses (lambertiennes), qui émettent ou réfléchissent la lumière uniformément dans toutes les directions. Le facteur 1/π garantit que la luminance mesurée correspond à la luminosité perçue sous n’importe quel angle de vue, paramètre clé pour les affichages et l’éclairage aéronautiques.

Relations clés :

• 1 fL = 0,3183 cd/ft² (car 1/π ≈ 0,3183)
• 1 fL = 3,426 cd/m² (nits)
• 1 fL = 0,001076 lamberts (L)
• 1 fL = 0,0003426 stilb (sb)

Ces conversions sont standardisées dans la documentation du NIST, de l’OACI et de la CIE, et sont essentielles pour convertir les exigences anciennes aux unités SI modernes.

Définitions industrielles et alternatives

En aviation et dans l’industrie audiovisuelle au sens large, le footlambert est parfois calculé de façon informelle (et incorrecte) comme « lumens du projecteur divisés par la surface de l’écran (en pieds carrés) », ce qui donne des lumens par pied carré (éclairement, et non luminance). Bien que rapide, ce raccourci ignore la réflectance et le facteur 1/π, pourtant essentiels pour mesurer ce que voit réellement un pilote ou un utilisateur.

Tableau : Définitions scientifique vs. pratique

Pour les usages réglementaires et critiques pour la sécurité aéronautique, utilisez toujours la définition scientifique et une technique de mesure appropriée.

Grandeurs photométriques en aviation

• Flux lumineux (Φ) : Quantité totale de lumière visible, mesurée en lumens (lm).
• Intensité lumineuse (I) : Flux lumineux par angle solide, mesuré en candelas (cd).
• Éclairement (E) : Lumière incidente sur une surface, mesurée en lux (lm/m²) ou foot-candle (lm/ft²).
• Luminance (L) : Lumière quittant une surface par unité d’aire et de direction, mesurée en cd/m² (nit) ou fL.

Conversion footlambert–SI

[ 1~\mathrm{fL} = 3,426~\mathrm{cd/m}^2 ] [ 1~\mathrm{fL} = 0,3183~\mathrm{cd/ft}^2 ]

Exemple :
Une exigence d’affichage de cockpit de 30 fL correspond à :

[ 30~\mathrm{fL} \times 3,426 = 102,78~\mathrm{cd/m}^2 ]

Le facteur 1/π et les surfaces lambertiennes

Le 1/π dans la définition du footlambert provient de la physique des réflecteurs parfaitement diffus (surfaces lambertiennes) :

[ L = E \times \rho / \pi ]

• L : Luminance (fL ou cd/m²)
• E : Éclairement (fc ou lux)
• ρ : Réflectance (0 ≤ ρ ≤ 1)

Pour les surfaces non parfaitement diffuses (ex. : verre, affichages brillants), une mesure directe de la luminance est requise, car les calculs à partir de l’éclairement peuvent être inexacts.

Applications aéronautiques

Affichages et instrumentation de cockpit

Le footlambert est encore utilisé pour spécifier la luminosité minimale et maximale des affichages de cockpit et des voyants d’alerte, en particulier dans les normes américaines et anciennes. Garantir la lisibilité des affichages en toutes conditions lumineuses est crucial pour la sécurité du vol.

Simulateurs de vol et dispositifs d’entraînement

Les fabricants et exploitants de simulateurs rencontrent souvent des exigences en fL dans les normes de qualification des dispositifs. Une mesure précise de la luminance de l’écran (et non simplement la puissance du projecteur ou la surface de l’écran) est essentielle pour un entraînement réaliste et la conformité réglementaire.

Éclairage d’aéroport et signalisation

Bien que les unités SI soient désormais la norme mondiale, de nombreuses spécifications de la FAA et des aéroports américains font encore référence aux footlamberts pour les panneaux et feux lumineux. La conversion en cd/m² est courante pour les opérations et les achats internationaux.

Exigences typiques de luminance en aviation

*Les valeurs peuvent varier selon l’autorité et le contexte.

Bonnes pratiques de mesure

• Mesure directe de la luminance : Utilisez un luminancemètre étalonné au point de vue du pilote pour les affichages, simulateurs et panneaux lumineux.
• Calcul à partir de l’éclairement : Valable uniquement pour les surfaces diffuses à réflectance connue ; sinon, la mesure directe est requise.
• Précisez les unités : Indiquez toujours si une mesure ou une exigence est en fL, cd/m² ou autre unité, et utilisez les facteurs de conversion standards.

Éviter les erreurs courantes

• Ne confondez pas luminance (fL) et éclairement (lm/ft² ou foot-candle).
• Utilisez toujours la définition scientifique pour la conformité et la sécurité.
• Référez-vous aux documents réglementaires les plus récents pour les unités et procédures acceptées.

Normes et références clés

• OACI Annexe 14 : Aérodromes
• FAA AC 150/5345-44
• RTCA DO-160 / EUROCAE ED-14
• SAE ARP4256
• MIL-STD-3009

Tableau récapitulatif

Bonnes pratiques

• Utilisez toujours la bonne unité et conversion : 1 fL = 3,426 cd/m².
• Privilégiez la mesure directe de la luminance pour la conformité et l’étalonnage.
• Connaître les propriétés de votre surface — lambertienne ou non — pour choisir la bonne méthode de calcul.
• Tenez-vous à jour : consultez les normes actuelles OACI, FAA et des fabricants.
• Pour les simulateurs, assurez-vous que le « footlambert » n’est pas appliqué à tort à l’éclairement.

Conclusion

Le footlambert (fL), égal à 1/π candela par pied carré, reste une unité essentielle en aviation pour la spécification et la conformité de la luminance, notamment dans les contextes américains. Les professionnels du secteur doivent comprendre sa signification scientifique, éviter les raccourcis de calcul, et utiliser les bonnes méthodes de mesure afin de garantir des systèmes d’éclairage et d’affichage sûrs, efficaces et conformes à la réglementation.

Pour plus de détails techniques, consultez l’Annexe 14 de l’OACI, le FAA AC 150/5345-44 et la documentation RTCA DO-160.