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UTILISATION DES AÉROFREINS

UTILISATION DES AÉROFREINS. Objectifs :. savoir modifier sa trajectoire à vitesse constante. savoir modifier sa vitesse sur une trajectoire constante. Retour au sommaire général. Version 1 – juillet 2006. UTILISATION DES AÉROFREINS. PRÉ-REQUIS. CONNAISSANCES INDISPENSABLES.

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UTILISATION DES AÉROFREINS

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  1. UTILISATION DES AÉROFREINS Objectifs : • savoir modifier sa trajectoire à vitesse constante • savoir modifier sa vitesse sur une trajectoire constante Retour au sommaire général Version 1 – juillet 2006

  2. UTILISATION DES AÉROFREINS PRÉ-REQUIS CONNAISSANCES INDISPENSABLES Retour au sommaire général Bibliographie et références

  3. PRÉ-REQUIS • visualisation de l’aboutissement de la trajectoire ; • relation assiette / trajectoire / vitesse.

  4. CONNAISSANCES INDISPENSABLES • LES AÉROFREINS • RAPPELS DE MÉCANIQUE DU VOL • MODIFICATION DE TRAJECTOIRE À VITESSE CONSTANTE • augmentation de la pente de descente • diminution de la pente de descente • MODIFICATION DE VITESSE À TRAJECTOIRE CONSTANTE • réduction de vitesse • augmentation de vitesse

  5. LES AÉROFREINS

  6. Principes aérodynamiques Les aérofreins sont des surfaces mobiles perpendiculaires au vent relatif. Vent relatif (VR) Vent relatif (VR) CNVV – janvier 2006

  7. Principes aérodynamiques Vent relatif (VR) Sortis, les aérofreins perturbent l’écoulement aérodynamique, et augmentent notablement le coefficient de traînée Cx*. Vent relatif (VR) * jusqu’à 8 fois, pleins AF. CNVV – janvier 2006

  8. CZ f= CX Effets des aérofreins sur la polaire CZ fmax100% fmax50% fmax0% CXaugmentant avec le braquage des aérofreins, 0% AF 50% AF 100% AF la polaire du planeur est modifiée ; la finesse du planeur est dégradée. Cx la plupart des aérofreins agissent également sur le coefficient de portance CZ; sa diminution reste cependant négligeable par rapport à l’augmentation de CX. remarque : CNVV – janvier 2006

  9. RAPPELS DE MÉCANIQUE DU VOL • ÉQUILIBRE DU PLANEUR • ÉQUATION DE TRAÎNÉE • OBJECTIF À ATTEINDRE

  10. Équilibre du planeur Le planeur est stabilisé sur une trajectoire de pente . RA=P À l’équilibre, on a : RA Px=Px sin Px=Rx = constante, trajectoire car P et  sont des constantes. Rx axe longitudinal Px horizon Vent relatif (VR)  Retenons que : Rx= Px sin = constante P CNVV – janvier 2006

  11. constante 1 ρ.S.V².Cx ; 2 Équation de traînée On exprime la traînée par la relation : Rx= dans laquelle : ρ- masse volumique de l’air sont des constantes. S - surface alaire du planeur Rx= K.V².Cx On peut donc simplifier et écrire : CNVV – janvier 2006

  12. Conclusion Rx= K.V².Cx ; Nous venons de voir que Rx= Px sin = constante. et qu’à l’équilibre : Rx= K.V².Cx = constante. On a donc : L’équilibre du planeur ne dépend que du couple (V ; Cx). Conclusion : CNVV – janvier 2006

  13. Objectif à atteindre L’équilibre du planeur ne dépend que du couple (V ; Cx)… or  nous savons faire varier V leçon sur la relation assiette / trajectoire / vitesse  on a vu que les aérofreins permettent de faire varier Cx. Nous allons apprendre à utiliser conjointement le manche et les aérofreins pour : • modifier la trajectoire du planeur à vitesse constante, • modifier la vitesse du planeur sur une trajectoire constante. CNVV – janvier 2006

  14. VARIATIONS DE TRAJECTOIRE À VITESSE CONSTANTE • POSONS LE PROBLÈME… • AUGMENTATION DE LA PENTE DE DESCENTE • DIMINUTION DE LA PENTE DE DESCENTE

  15. RA trajectoire cste constante horizon 1 P ρ.S.V².Cx 2 Équation de traînée À l’équilibre, on a : =P x sin  Rx= =Px Rx Px AF  ρ- masse volumique de l’air Où : = constante S - surface alaire du planeur = constante Cx- coefficient de traînée on a vu que le braquage des aérofreins modifie le Cx P- poids du planeur = constante - pente de trajectoire on sait faire varier notre pente de trajectoire CNVV – janvier 2006

  16. AF constante =P x sin  cste constante 1 ρ.S.V².Cx 2 Modification de trajectoire à vitesse constante Équation de traînée à l’équilibre : Rx= =Px On veut maintenir la vitesse constante. En modifiant le braquage des aérofreins, on modifie le Cx… … et on rompt l’équilibre. L’équation de traînée nous montre que pour rétablir l’équilibre, on ne peut agir que sur la pente de trajectoire . CNVV – janvier 2006

  17. 1 trajectoire horizon 1 ρ.S.V² 2 Rx1= K xCx1 Px1= P x sin 1 Augmentation de la pente de trajectoire Le planeur est stabilisé sur une trajectoire de pente 1. Rx1 Px1 1 P = P x sin 1 ; constante .Cx1 Rx1= On a : =Px1 il y a équilibre. CNVV – janvier 2006

  18. 2 trajectoire horizon Px1= P x sin 1 Rx2= K xCx2 Augmentation de la pente de trajectoire Si on augmente le braquage des aérofreins, Cxdonc Rx augmentent. Rx1 Px1 Rx2 1 P Px1 = P x sin 1 ; On a : constante l’équilibre est rompu. .Cx2 Rx2= CNVV – janvier 2006

  19. 3 Rx2 trajectoire Px1 Rx2 1 Px2 P Px2= P x sin 2 Rx2= K xCx2 Augmentation de la pente de trajectoire Pour rétablir l’équilibre, il faut augmenter la valeur de Px1 , donc augmenter la pente de trajectoire . horizon 2 P Sur cette nouvelle pente de trajectoire, on a : = P x sin 2 ; constante l’équilibre est retrouvé. .Cx2 Rx2= =Px2 CNVV – janvier 2006

  20. Rx1 Px1 Px1 Rx2 Rx2 P Px2 P Px1 = P x sin 1 Rx1 = K xCx1 Px1 = P x sin 1 Rx2 = K xCx2 P Rx2 = K xCx2 Px2 = P x sin 2 Résumons-nous… AUGMENTATION DE LA PENTE DE TRAJECTOIRE Le planeur est stabilisé sur une trajectoire de pente 1 ; On augmente le braquage des aérofreins, Pour rétablir l’équilibre, on augmente, trajectoire 1 Cxdonc Rx augmentent ; 2 il y a équilibre. l’équilibre est rompu. l’équilibre est retrouvé. CNVV – mars 2008

  21. 1 trajectoire horizon 1 ρ.S.V² 2 Rx1= K xCx1 Px1= P x sin 1 Diminution de la pente de trajectoire Le planeur est stabilisé sur une trajectoire de pente 1. Rx1 Px1 1 1 P = P x sin 1 ; il y a équilibre. constante .Cx1 Rx1= On a : =Px1 CNVV – janvier 2006

  22. 2 trajectoire horizon Px1= P x sin 1 Rx2= K xCx2 Diminution de la pente de trajectoire Si on diminue le braquage des aérofreins, Cxdonc Rx diminuent. Rx1 Rx2 Px1 1 1 P Px1 = P x sin 1 ; On a : constante .Cx2 Rx2= l’équilibre est rompu. CNVV – janvier 2006

  23. 3 trajectoire trajectoire Rx2 Px2 Rx2 Px1 1 1 Px2= P x sin 2 Rx2= K xCx2 Diminution de la pente de trajectoire Pour rétablir l’équilibre, il faut diminuer la valeur de Px1 , donc diminuer la pente de trajectoire . horizon 2 P Sur cette nouvelle pente de trajectoire, on a : = P x sin 2 ; constante l’équilibre est retrouvé. .Cx2 Rx2= =Px2 CNVV – janvier 2006

  24. Rx1 Px1 Rx2 P Rx2 Px2 Px1 Px1 = P x sin 1 Rx1 = K xCx1 P Px1 = P x sin 1 Rx2 = K xCx2 P Rx2 = K xCx2 Px2 = P x sin 2 Résumons-nous… Le planeur est stabilisé sur une trajectoire de pente 1 ; DIMINUTION DE LA PENTE DE TRAJECTOIRE On diminue le braquage des aérofreins, Pour rétablir l’équilibre, on diminue, 2 il y a équilibre. trajectoire Cxdonc Rx diminuent ; 1 l’équilibre est rompu. l’équilibre est retrouvé. CNVV – janvier 2006

  25. Ce qu’il faut retenir À chaque Vi du planeur sont associées 2 limites : • la pente mini correspondant à 0% d’aérofreins ; • la pente maxi correspondant à 100% d’aérofreins. 0% AF Pente mini à Vi = 90 km/h Pente maxi à Vi = 90 km/h 100% AF Vi = 90 km/h CNVV – janvier 2006

  26. Ce qu’il faut retenir À chaque Vi du planeur sont associées 2 limites : • la pente mini correspondant à 0% d’aérofreins ; • la pente maxi correspondant à 100% d’aérofreins. 0% AF Pente mini à Vi = 110 km/h Pente maxi à Vi = 110 km/h Vi = 110 km/h 100% AF CNVV – janvier 2006

  27. Ce qu’il faut retenir À chaque Vi du planeur sont associées 2 limites : • la pente mini correspondant à 0% d’aérofreins ; • la pente maxi correspondant à 100% d’aérofreins. 0% AF Pente mini à Vi = 130 km/h Pente maxi à Vi = 130 km/h Vi = 130 km/h 100% AF CNVV – janvier 2006

  28. Ce qu’il faut retenir À chaque Vi du planeur sont associées 2 limites : • la pente mini correspondant à 0% d’aérofreins ; • la pente maxi correspondant à 100% d’aérofreins. 0% AF Pente mini à Vi = 150 km/h Pente maxi à Vi = 150 km/h Vi = 150 km/h 100% AF CNVV – janvier 2006

  29. 80% AF 60% AF 40% AF 100% AF 0% AF 20% AF AUGMENTATION DE LA PENTE DE TRAJECTOIRE A0% A20% Pente mini à Vi = 110 km/h A40% Entre ces 2 limites, pour stabiliser le planeur sur une nouvelle pente de descente, en maintenant la vitesse constante, A60% Pente maxi à Vi = 110 km/h A80% on assortit à chaque braquage des aérofreins, une variation d’assiette. C’est la notion d’actions conjointes. A100% CNVV – janvier 2006

  30. 80% AF 60% AF 40% AF 100% AF 0% AF 20% AF DIMINUTION DE LA PENTE DE TRAJECTOIRE A100% A80% A60% A40% A20% Pente mini à Vi = 110 km/h A0% on assortit à chaque braquage des aérofreins, une variation d’assiette. Pente maxi à Vi = 110 km/h CNVV – janvier 2006

  31. VARIATIONS DE VITESSE À TRAJECTOIRE CONSTANTE • POSONS LE PROBLÈME… • RÉDUCTION DE VITESSE • AUGMENTATION DE VITESSE

  32. AF constante =P x sin  cste constante 1 ρ.S.V².Cx 2 Modification de vitesse à trajectoire constante Équation de traînée à l’équilibre : Rx= =Px On veut maintenir la pente de trajectoire constante. En modifiant le braquage des aérofreins, on modifie le Cx… … et on rompt l’équilibre. L’équation de traînée nous montre que pour rétablir l’équilibre, on ne peut agir que sur notre vitesse V. CNVV – janvier 2006

  33. 1 Rx1= K xCx1 Px= P x sin  Réduction de vitesse Le planeur est stabilisé, avec une incidence a1, sur une trajectoire de pente . trajectoire Rx1 horizon Px a1   P = P x sin ; constante .Cx1 Rx1= On a : =Px il y a équilibre. La vitesse est constante. CNVV – janvier 2006

  34. 2 Px= P x sin  Rx2= K xCx2 Réduction de vitesse Si on augmente le braquage des aérofreins, Cxdonc Rx augmentent. trajectoire Rx2 Rx1 horizon Px a1   P Px = P x sin ; On a : constante .Cx2 Rx2= l’équilibre est rompu au profit de la traînée : la vitesse diminue… CNVV – janvier 2006

  35. Rx2 Px a1   RA P Réduction de vitesse RA Pendant ce temps, dans le plan vertical… comme la vitesse diminue, RA diminue également. trajectoire horizon ’ P Il y a rupture de l’équilibre dans le plan vertical :  à augmenter. La trajectoire tend à s’incurver vers le bas ; CNVV – janvier 2006

  36. 3 ’ Réduction de vitesse RA trajectoire horizon a2 a1  P Pour maintenir constante, il faut rétablir l’équilibre dans le plan vertical. Pour cela, on augmente l’incidence, en affichant une assiette plus cabrée. CNVV – janvier 2006

  37. RA P Réduction de vitesse RA trajectoire horizon a2  P On a, à nouveau, RA = P. L’équilibre est retrouvé. La vitesse est stabilisée à une valeur inférieure. CNVV – janvier 2006

  38. Rx1 Px Px P a1 RA Rx1 Rx1 Px Px P a1 P P Résumons-nous… RÉDUCTION DE VITESSE À TRAJECTOIRE CONSTANTE On augmentent le braquage des aérofreins, Pour maintenir constante, Cxdonc Rx augmentent ; a1 Rx2 on augmente l’incidence, en affichant une assiette plus cabrée, pour rétablir l’équilibre. Rx1 RA Le planeur est stabilisé sur une trajectoire de pente , avec une incidence a1. il y a équilibre : l’équilibre est rompu au profit de la traînée : a2 RA diminue également ;  la trajectoire tend à s’incurver vers le bas. la vitesse est constante. la vitesse diminue, donc… La vitesse se stabilise à une valeur inférieure. CNVV – janvier 2006

  39. 1 Rx1= K xCx1 Px= P x sin  Augmentation de vitesse Le planeur est stabilisé, avec une incidence a1, sur une trajectoire de pente . trajectoire Rx1 horizon a1 Px   P = P x sin ; constante .Cx1 Rx1= On a : =Px il y a équilibre. La vitesse est constante. CNVV – janvier 2006

  40. 2 Px= P x sin  Rx2= K xCx2 Augmentation de vitesse Si on diminue le braquage des aérofreins, Cxdonc Rx diminuent. trajectoire Rx1 Rx2 horizon a1 Px   P Px = P x sin ; On a : constante .Cx2 Rx2= l’équilibre est rompu au profit du poids : la vitesse augmente… CNVV – janvier 2006

  41. Rx2 Px  RA P Augmentation de vitesse RA Pendant ce temps, dans le plan vertical… comme la vitesse augmente, RA augmente également. trajectoire horizon a1 ’  P Il y a rupture de l’équilibre dans le plan vertical :  à diminuer. La trajectoire tend à s’incurver vers le haut ; CNVV – janvier 2006

  42. 3 ’ RA Augmentation de vitesse trajectoire horizon a1 a2  P Pour maintenir constante, il faut rétablir l’équilibre dans le plan vertical. Pour cela, on diminue l’incidence, en affichant une assiette plus piquée. CNVV – janvier 2006

  43. RA P Augmentation de vitesse RA trajectoire horizon a2  P On a, à nouveau, RA = P. L’équilibre est retrouvé. La vitesse est stabilisée à une valeur supérieure. CNVV – janvier 2006

  44. Rx1 Px P a1 a1 Rx1 Rx1 Px Px Résumons-nous… AUGMENTATION DE VITESSE À TRAJECTOIRE CONSTANTE On diminue le braquage des aérofreins, a1 Cxdonc Rx diminuent ; Pour maintenir constante, Rx1 on diminue l’incidence, en affichant une assiette plus piquée, pour rétablir l’équilibre. RA Rx2 Px Le planeur est stabilisé sur une trajectoire de pente , RA avec une incidence a1. il y a équilibre : P l’équilibre est rompu au profit du poids : P a2 RA augmente également ;  la trajectoire tend à s’incurver vers le haut. la vitesse est constante. la vitesse augmente, donc… P La vitesse se stabilise à une valeur supérieure. CNVV – janvier 2006

  45. Ce qu’il faut retenir À une pente de trajectoire donnée sont associées 2 limites : • une vitesse minimum correspondant à 100% d’aérofreins ; • une vitesse maximum correspondant à 0% d’aérofreins. * 100% AF vitesse max. a100% 0% AF a0% vitesse min.  * dans les limites du domaine de vol du planeur (Vs, VNE). CNVV – janvier 2006

  46. vitesse min. AUGMENTATION DE VITESSE À TRAJECTOIRE CONSTANTE 100% AF a100% Entre ces 2 limites, pour accélérer, décélérer ou stabiliser le planeur à une nouvelle vitesse, en conservant une pente de trajectoire constante, 80% AF a80% on assortit à chaque braquage des aérofreins, une variation d’assiette. 60% AF a60% 40% AF a40% vitesse max. 20% AF a20% 0% AF a0%  C’est encore la notion d’actions conjointes. CNVV – janvier 2006

  47. vitesse max. DIMINUTION DE VITESSE À TRAJECTOIRE CONSTANTE 0% AF a0% 20% AF a20% 40% AF a40% 60% AF a60% vitesse min. 80% AF a80% 100% AF a100%  CNVV – janvier 2006

  48. BIBLIOGRAPHIE et RÉFÉRENCES Manuel du pilote vol à voile Les aérofreins – Phase 3 / p°61 Pente d’approche sans vent – Phase 3 / p°63 Guide de l’instructeur vol à voile Utilisation des AF p°65 à 68 Mécanique du vol des planeurs Utilisation des aérofreins – chapitre IX / p°55 à 58

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