UTILISATION DE LA MACHINE

1. UTILISATION DE LA MACHINE

2. Introduction • Voler sur la campagne en sécurité, c’est savoir : • toujours rester toujours en « local » d’un aérodrome ou d’une zone «atterrissable» • déterminer • -à quel endroit • - et à quelle altitude • on peut quitter le local d’un terrain et passer en local du suivant.

3. SÉCURITÉ – notion de « trait rouge » Le trait rouge délimite 2 situations complètement différentes, du point de vue de la gestion du vol. 1ère situation « je suis en local » 2ème situation Local finesse 20 « je ne suis plus en local » Ztdp On doit, à tout moment, savoir, sans ambiguïté, se positionner par rapport au trait rouge ; et pour cela, savoir calculer son local. Sinon la sécurité du vol peut être compromise. CNVV – mars 2006

4. Ztdp Tranquillité – notion de marge d’aisance On la définit comme la différence entre • notre altitude • l’altitude minimale de local marge d’aisance C’est la hauteur dont on dispose pour se déplacer et chercher des ascendances. La calculer offre au pilote aisance et disponibilité. CNVV – mars 2006

5. Pour atteindre cet objectif « calculé », outre l’aérologie et la bonne utilisation des ascendances, il faut connaître les performances de sa machine

6. Performances du planeur 1 – Rappel de quelques définitions utiles: 1.1 angle de plané, finesse par rapport au sol, 1.2 polaire des vitesses «air » 2 - Polaire des vitesses air en ligne droite. Que peut-on déduire ? 3 – Inclinaison, rayon de virage et vitesse de chute 4 - Finesse maximale en présence de mouvements verticaux 5 – En pratique : l’anneau Mac Cready, la règle des finesses et les calculateurs 6 - Finesse maximale en présence de vent horizontal et équivalence vent horizontal et ascendance ou descendance 7 - En pratique: comment caler le Mac Cready ou un calculateur 8 - Finesse maximale en présence de mouvements verticaux et horizontaux de la masse d’air.

7. Z D Vitesse et trajectoire sont ici définies par rapport au sol X O horizontale s h trajectoire 1. Quelques définitions utiles… 1.1 Angle de plané et finesse par rapport au sol : Angle de plané = angle s de la trajectoire/sol avec l’horizontale Evaluation ? C’est la pentequi s’ exprime en % • Hauteur h perdue pour D= 100 m : En avion, la pente d’approche à 5 % correspond à un angle de plané s3°  fs = 1/P=20 • Distance parcourue D pour une perte de hauteur de 1000m . C’est la finesse sol En planeur, l’approche à demi-efficacité des AF  à f=10, soit P=10 % et s 6°

8. Z D Vitesse et trajectoire sont ici définies par rapport au sol X O horizontale s h trajectoire Relation entre l’angle de plané et la finesse par rapport au sol : finesse sol = Distance parcourue D pour une perte de hauteur de 1000m . plus petit est s, plus grande est la finesse fs .

9. Ordres de grandeur

10. Z horizontale s Vecteur vitesse sol trajectoire Vitesse et trajectoire sont ici définies par rapport au sol O X Autre définition de la finesse/sol En fait il est plus commode de définirs à partir duvecteur vitesse sol du planeur : Une des propriétés du vecteur vitesse est d’être en tout point tangent à la trajectoire Donc il fait avec l’horizontale le même angle sque la trajectoire Si est constant (module et direction), la trajectoire = droite colinéaire au vecteur vitesse et parcourue à vitesse Vs contante

11. la composante horizontale du vecteur vitesse Z la composante verticale du vecteur vitesse horizontale s X O trajectoire Soient : 1.1 Angle de plané etfinesse par rapport au sol: fs(suite) Vitesse et trajectoire sont définies par rapport au sol et donc: On a aussi:

12. Z horizontale s X O trajectoire 1.1 Angle de plané etfinesse par rapport au sol: fs(suite) Comme sest très faible, on peut assimiler à Vitesse et trajectoire sont définies par rapport au sol (les modules ou longueurs) Donc

13. Z Z horizontale horizontale Y’ trajectoire X O’ O X’  a s Vitesse et trajectoire sont ici définies par rapport au sol trajectoire détermination pratique à partir des instruments de bord Il faut pouvoir déterminer : Vz vitesse verticale /sol et Vs Or, on détermine avec une assez bonne précision: etVp : module de la vitesse propre du planeur/air, avec l’anémomètre. 1.2 Finesse par rapport au sol: Vz : vitesse de chute du planeur par rapport au sol avec le variomètre (ou l’alti) Mais c’est rarement le cas ! Il est donc pratique d’ imaginer (on le verra par la suite) que le planeur évolue au sein d’une «boite» contenant de l’air immobile par rapport aux parois de la boite Si l’air est immobile par rapport au sol: Vp = Vs Vitesse et trajectoire du planeur sont ici définies par rapport à l’air au repos dans la « boite » Si la «boite» est immobile par rapport au sol s= a Vs=Vp Vz=Vpz

14. 1.3Polaire des vitesse « air »:  Vp trajectoire Vpz O X’ Vitesse et trajectoire sont ici définies par rapport à l’air horizontale a dans cet air immobile par rapport au sol, on va pouvoir déterminer fa , finesse air du planeur Sur un graphique, on reporte: Vp lue à l’anémomètre Vpzlue sur le variomètre Z 0 Le vecteur  et   a

15. 60 80 100 120 140 160 180 200 Vp[km/h] -1 . -2 -3 VpZ0 [m/s] Polaire des vitesses « air  » Pour différentes vitesses de vol, on mesure le taux de chute du planeur o Tous les points obtenus sont ajustés par une courbe qui s’appelle polaire des vitesses «air»

16. En abscisses, on a VC, Vitesse Conventionnelle, en km/h ASW 19 En ordonnées, vitesses de chute en m/s , au niveau de la mer Voici une polaire d’ASW 19 , telle que founie par le constructeur La polaire définit les performances du planeur la vitesse VC portée sur l’axe horizontal est la vitesse propre au niveau de la mer, en atmosphère standard. La vitesse indiquée ViVCVpentre le sol et 1000m. Elle lui devient très inférieure au fur et à mesure que l’altitude croît. De même, les vitesses de chute portées sur la polaire correspondent à une valeur au niveau de la mer.

17. On peut retenir qu’en atmosphère standard, la vitesse propre est augmentée de 0,5 % chaque fois que l’on s’élève de 100 m par rapport au niveau de la mer A titre indicatif…

18. Performances du planeur 1 – Rappel de quelques définitions utiles: 1.1 angle de plané, finesse par rapport au sol, 1.2 polaire des vitesses «air » 2- Polaire des vitesses air en ligne droite. Que peut-on déduire ? 3 – Inclinaison, rayon de virage et vitesse de chute 4 - Finesse maximale en présence de mouvements verticaux 5 –En pratique : l’anneau Mac Cready, la règle des finesses et les calculateurs 6 - Finesse maximale en présence de vent horizontal et équivalence vent horizontal et ascendance ou descendance 7- En pratique: comment caler le Mac Cready ou un calculateur 8 - Finesse maximale en présence de mouvements verticaux et horizontaux de la masse d’air.

19. Bien retenir que : La polaire des vitesses « traditionnelle «  est établie : - en air calme (air est immobile par rapport au sol), - en ligne droite - et pour une masse déterminée. 60 80 100 120 140 160 180 200 Vkm/h -1 -2 -3 VpZ [m/s] o

20. 60 80 100 120 140 160 180 200 Vp[km/h] a1 a2 -1 -2 -3 VZ [m/s] 2.1- l’angle de plané et la finesse varient avec la vitesse propre du planeur. o Attention: a1a2 représentés sur une polaire sont beaucoupplus grands qu’en réalité (unités différentes pour les vitesses horizontales [km/h] et les vitesses verticales [m/s])

21. C’est ainsi que : a pour des vitesses Vp variant de: 100 à 150 km/h l’angle de plané a d’un Duo-Discus varie de1,3° à 1,6° f = 44 f =34,7 L’approximationVp Vph est parfaitement justifiée ! horizontale les angles de plané tels qu’ils sont représentés sur la polaire donnent vraiment une idée très fausse de la réalité… Cela est dû à l’utilisation (volontaire) d’unités différentes pour Vp(Vi) et Vzp

22. 2.2 - On peut avoir le même angle de plané pour deux vitesses très différentes : Pour Vp = 150 km/h Pour Vp = 62 km/h o 60 80 100 120 140 160 180 200 Vkm/h Vzp = -0,75 m/s -1 Vzp= -1,8 m/s P -2 -3 VZ m/s Q On a le même angle de plané, donc la même finesse : mais des taux de chute très différents: Vzp= - 1,8 m/s et Vzp= - 0,75 m/s

23. 92 km/h  vitesse de finesse maximale o 60 80 100 120 140 160 180 200 Vkm/h meilleur angle de plané finesse maximale -0.72 m/s -1 angle de plané -2 -3 Pour l’ETA : fmax = 70 VZ m/s 2.3- Meilleur angle de plané et vitesse de finesse maximale vitesse qui permet d’aller le plus loin possible pour la hauteur dont on dispose Pour V > 92 km/h ,  > mini Pour V <92 km/h ,  >mini , Pour l’ASW 15: fmax= 25.5/0.72 = 35,5

24. o 60 80 100 120 140 160 180 200 Vkm/h -0.65 m/s -1 obtenu à la vitesse de 78 km/h -2 -3 moins de 0.40 m/s pour les meilleurs planeurs ! VZ m/s 2.4- La vitesse de chute minimale: le taux de chute minimal pour chuter le moins possible: en air calme ou dans une ascendance (vol de pente…)

25. o 60 80 100 120 140 160 180 200 Vp [km/h] -1 -2 Voler à moins de 70km/h n’est pas efficace (forte chute et pas de marge) -3 VpZ [m/s] 2.5-La vitesse correspondant à l’incidence de décrochage : 64 km/h = vitesse de décrochage Vs impossible de voler moins vite !

26. 2.6- Les performances à grande vitesse: o 60 80 100 120 140 160 180 200 Vkm/h -2.2 m/s -1 -2 -3 à peine 1m/s pour les meilleurs, Soit: f  45 à 160 km/h VZ m/s le taux de chute à 160 km/h… C’est-à-dire l’aptitude à voler vite: soit garder une finesse élevée à vitesse élevée (44,4 m/s) Soit f = 20 seulement !

27. II - Performances du planeur 1 – Rappel de quelques définitions utiles: 1.1 angle de plané, finesse par rapport au sol, 1.2 polaire des vitesses «air » 2- Polaire des vitesses air en ligne droite. Que peut-on déduire ? 3 – Inclinaison, rayon de virage et vitesse de chute 4 - Finesse maximale en présence de mouvements verticaux 5 –En pratique : l’anneau Mac Cready, la règle des finesses et les calculateurs 6 - Finesse maximale en présence de vent horizontal 7- En pratique: comment caler le Mac Cready ou un calculateur 8 - Finesse maximale en présence de mouvements verticaux et horizontaux de la masse d’air.

28. On peut également établir des polaires en virage, pour différentes inclinaisons (et différentes charges alaires) Exemple : polaire des vitesses d’un LS8, pour différentes inclinaison

29. Rayon habituel des ascendances en plaine Rayon de virage en m

30. Performances du planeur 1 – Rappel de quelques définitions utiles: 1.1 angle de plané, finesse par rapport au sol, 1.2 polaire des vitesses «air » 2- Polaire des vitesses air en ligne droite. Que peut-on déduire ? 3 – Inclinaison, rayon de virage et vitesse de chute 4 - Finesse maximale en présence de mouvements verticaux 5 –En pratique : l’anneau Mac Cready, la règle des finesses et les calculateurs 6 - Finesse maximale en présence de vent horizontal et équivalence vent horizontal et ascendance ou descendance 7- En pratique: comment caler le Mac Cready ou un calculateur 8 - Finesse maximale en présence de mouvements verticaux et horizontaux de la masse d’air.

31. Z X Système de référence lié au sol 3. Finesse maximale par rapport au sol en présence de mouvements verticaux cas sans vent, mais avec zones descendantes ou ascendantes. La vitesse de finesse maximale air me donnera-t-elle la meilleurs finesse par rapport au sol?

32. Z Vw X Système de référence lié au sol Vw 3. Finesse maximale «sol» en présence de mouvements verticaux (pas de vent horizontal) chaque zone descendante ou ascendante peut être représentéepar une «boite» d’air animée d’une vitesse verticale Vzw descendante par rapport au sol et,à quelle vitesse voler pour avoir la meilleure finesse par rapport au sol? ou ascendante par rapport au sol

33. Z Vzp Vzp X Système de référence lié au sol 3. Finesse maximale «sol » en présence de mouvements verticaux (pas de vent horizontal) Dans chaque «boite », l’air est au repos par rapport aux parois de la boite et les vitesses de chute Vzp du planeur par rapport à l’air de la boite sontdonnées par la polaire « air ». Vw Vw Vzw, vitesse de chute du planeur par rapport au sol (celle qui est lue au variomètre) est donc égale à: Vzw = Vzp + Vzwenvaleur algébrique

34. Finesse sol dans une masse d’air chutant à 1 m/s par rapport au sol 92 km/h 60 0 20 40 80 100 120 140 160 180 Vkm/h 118 km/h Si l’on maintient V=92 km/h, Vzp passe de 0,72 m/s à 1,72 m/s fmax = 35,5 - 0,72 m/s et la finesse de 35,5à14,8 -1 En fait, la fmax/ sol est obtenue pour une vitesse plus élevée: 118 km/h, et une Vzp supérieure:-2,10m/s  - 1,72 m/s fmax= 15,6 f = 14,8 -2 -2,10 m/s Pour reproduire le vol du planeur dans une descendance (ici 1 m/s), il suffit donc de décaler la polaire de 1 m/s vers le bas La finesse max n’est que de 15,6 ! VZp[m/s] • En transition, il convient: • - d’accélérer pour traverser les zones de chute afin d’y passer le moins de temps possible • - et, surtout, de les éviter au maximum !

35. -1 m/s 92 km/h 118 km/h 60 80 20 40 100 120 140 180 200 V[km/h] 0 -1 f max= 15,6 -2 -3 Autre méthode pour déterminer la fmax/sol O’ +1 Masse d’air chutant à 1 m/s fmax= 35,5 décalage vertical de l’origine des axes, de la valeur de la descendance VZ [m/s]

36. 60 80 20 40 100 120 140 180 200 V[km/h] 0 140 km/h -1,72 Masse d’air chutant à 2 m/s O’ +2 Dans une masse d’air qui descend à 2m/s, il faut voler à 140 km/h pour obtenir une finesse maximale de 10,45. fmax/sol= 38,9/(2+1,72) = 10,45 +1 92 km/h En restant à 92 km/h fsol = 25,55/2,72 = 9,39 - 0,72 fmax/sol= 10,45 -1 Si cette zone défavorable est large de 1000 m, elle est traversée en : 25,70 secondes en volant à 140 km/h et en 39,13 secondes en volant à 92 km/h. On perd 95,6 m de hauteur dans le premier cas et 106,4m dans le second, en ayant également perdu 13,43 secondes !  On arrive plus tard et plus bas… Au terme de 30 traversées de ce type, on aura un retard de près de 7 minutes et on sera 324 m plus bas ! -2 -3

37. 82 km/h 60 80 20 40 100 120 140 180 200 V[km/h] 0 + 0,5 m/s -0.5 - 0,72 Masse d’air ascendante à 0,5 m/s Dans ces conditions, le meilleur angle de plané (finesse maximale) est obtenu à une vitesse plus faible  +1 92 km/h La finesse dans ces conditions passe de 35,5 à 151,33 ! fmax sol = 22,7/(0,65-0,5)=151,33 O’ - 0,65 f = 35,5 On mesure ici à nouveau combien, entre deux ascendances, on a intérêt à trouver de bons cheminements ! -1 Pour reproduire le vol du planeur dans une ascendance (ici 0.5 m/s), il suffit de décaler l’origine vers le bas, de la valeur de l’ascendance -2 -3

38. 78 km/h 60 80 20 40 100 120 140 180 200 V[km/h] 0 + 0,65 m/s -0.65 Masse d’air ascendante égale au taux de chute mini du planeur (0,65 m/s +1 92 km/h O’ f infinie f = 35,5 -1 la finesse devient infinie pour une ascendance égaleau taux de chute minimum. Comme en avion, on vole alors en palier! -2 On mesure ici à nouveau combien, entre deux ascendances, on a intérêt à trouver de bons cheminements ! -3

39. Performances du planeur 1 – Rappel de quelques définitions utiles: 1.1 angle de plané, finesse par rapport au sol, 1.2 polaire des vitesses «air » 2- Polaire des vitesses air en ligne droite. Que peut-on déduire ? 3 – Inclinaison, rayon de virage et vitesse de chute 4 - Finesse maximale en présence de mouvements verticaux 5 – En pratique : l’anneau Mac Cready, la règle des finesses et les calculateurs 6 - Finesse maximale en présence de vent horizontal et équivalence vent horizontal et ascendance ou descendance 7- En pratique: comment caler le Mac Cready ou un calculateur 8 - Finesse maximale en présence de mouvements verticaux et horizontaux de la masse d’air.

40. En pratique En vol, comment connaître la vitesse de vol à adopter pour utiliser au mieux son planeur ?

41. Pour connaître la vitesse de finesse max/sol Mac Creadya créé une couronne circulaire mobile, à placer autour du variomètre. . 85 100 180 110 160 130 150 Elle indique a vitesse à adopter en fonction du taux de chute du planeur Ici: 130 km/h pour une vitesse de chute de -2m/s En l’absence de vent (horizontal), l’index de la couronne est calé sur le zéro du variomètre . La vitesse gravée face à l’index correspond à la vitesse de chute minimale du planeur

42. Donc, entre deux ascendances, on volera en suivant les indications du Mac Cready Local finesse 20 Ztdp Tout en restant dans le cône de sécurité; Ce sera le régime « économique » à adopter pour voler de cumulus en cumulus Ne pas oublier que lorsque l’on est là, voler dans du -2 fait très rapidement passer en dessous du trait rouge CNVV – mars 2006

43. Et maintenant comment estimer la hauteur nécessaire pour «rester» en local et pour « changer » de local en sécurité • Un peu de calcul mental • La règle de finesse • Le calculateur

44. C’est relativement facile ! En plaine… Altitude commune de local mini. Local finesse 20 hors local hors local D/2 D/2 300 m D = 60 km D = 40 km Si les deux terrains sont distants de 40 km, il suffit d’une altitude de 1000 + 300 m = 1300 m à mi-distance pour effectuer le changement de local Si les deux terrains sont distants de 60 km, il faut une altitude de 1500+300 m = 1800 m à mi-distance pour effectuer le changement de local CNVV – mars 2006

45. Distance f = = = hauteur D D h f D Zn Hn = + Ztdp f Un peu de calcul mental… Nous savons que : h s D d’où : • hauteur nécessaire • altitude nécessaire CNVV – mars 2006

46. Un peu de calcul mental… Les calculs en vol doivent être simples à faire… on travaille le plus souvent finesse 20 . La distance à parcourir est donc à diviser par 20 ou à multiplier par 0,05 DISTANCE[km]x 5x 10 + Ztdp Z n [m]= finesse 20 : + Ztdp Z n [m]= Ou : CNVV – mars 2006

47. La règle de finesse Présentation : distance D finesse f hauteur nécessaire - Hn 3 utilisations possibles… CNVV – mars 2006

48. Hn = 800m La règle de finesse 1ère utilisation : « j’ai 20 km à parcourir à finesse 25 ; quelle est la hauteur nécessaire ? » CNVV – mars 2006

49. f = 30 La règle de finesse 2nde utilisation : « je viens de perdre 1000m pour parcourir les 30 derniers km ; quelle a été ma finesse ? » CNVV – mars 2006

50. D = 20 km La règle de finesse 3ième utilisation : « je dispose de 800m de hauteur et j’ai tiré une finesse 25 sur la dernière branche de mon circuit ; combien de kilomètres puis-je parcourir ? » CNVV – mars 2006