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UTILISATION DES AÉROFREINS Objectifs : savoir modifier sa trajectoire à vitesse constante Version 1 Version 1 – juillet 2006 savoir modifier sa vitesse.

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

3 CONNAISSANCES INDISPENSABLES PRÉ-REQUISUTILISATION DES AÉROFREINS Bibliographie et références Bibliographie et références Retour au sommaire général Retour au sommaire général

4 visualisation de laboutissement de la trajectoire ; relation assiette / trajectoire / vitesse. PRÉ-REQUIS

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

6 LES AÉROFREINS

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

8 Principes aérodynamiques Sortis, les aérofreins perturbent lécoulement aérodynamique, Vent relatif (V R ) Vent relatif (V R ) Cx et augmentent notablement le coefficient de traînée Cx *. * jusquà 8 fois, pleins AF. CNVV – janvier 2006

9 Effets des aérofreins sur la polaire CxCx CZCZ 5 0 % A F 0 % A F % A F la polaire du planeur est modifiée ; C X augmentant avec le braquage des aérofreins, f max 100% f max 50% f max 0% remarque : la plupart des aérofreins agissent également sur le coefficient de portance C Z ; sa diminution reste cependant négligeable par rapport à laugmentation de C X. la finesse du planeur est dégradée. CZCZ CXCX f = f = CNVV – janvier 2006

10 RAPPELS DE MÉCANIQUE DU VOL ÉQUILIBRE DU PLANEUR ÉQUILIBRE DU PLANEUR ÉQUATION DE TRAÎNÉE ÉQUATION DE TRAÎNÉE OBJECTIF À ATTEINDRE OBJECTIF À ATTEINDRE

11 Équilibre du planeur Le planeur est stabilisé sur une trajectoire de pente. Vent relatif (V R ) Px horizon trajectoire P RARARARA Rx axe longitudinal À léquilibre, on a : RAPRA = PRAPRA = P PxRx Px = Rx PxP Px = P x sin = constante, P car P et sont des constantes. Retenons que : Rx = P PP P x sin = constante CNVV – janvier 2006

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

13 Conclusion Rx = P PP P x sin = constante. Nous venons de voir que Cx Léquilibre du planeur ne dépend que du couple (V ; Cx ). Rx Cx Rx = K.V². Cx ; et quà léquilibre : On a donc : Rx Cx Rx = K.V². Cx = constante. Conclusion : CNVV – janvier 2006

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

15 VARIATIONS DE TRAJECTOIRE À VITESSE CONSTANTE AUGMENTATION DE LA PENTE DE DESCENTE AUGMENTATION DE LA PENTE DE DESCENTE DIMINUTION DE LA PENTE DE DESCENTE DIMINUTION DE LA PENTE DE DESCENTE POSONS LE PROBLÈME… POSONS LE PROBLÈME…

16 Équation de traînée À léquilibre, on a : horizon trajectoire P RARARARA PxPxPxPx RxRxRxRx Rx Rx = P = P x sin 1 2 Cx ρ. S.V². Cx Px = Px Où : ρ - masse volumique de lair = constante S - surface alaire du planeur P - poids du planeur Cx - coefficient de traînée C x on a vu que le braquage des aérofreins modifie le C x - pente de trajectoire on sait faire varier notre pente de trajectoire constante cste AF CNVV – janvier 2006

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

18 1 horizon trajectoireP Px1Px1Px1Px1 Rx1Rx1Rx1Rx1 Augmentation de la pente de trajectoire Rx 1 Cx 1 Rx 1 = K x Cx 1 Px 1 P 1 Px 1 = P x sin 1 1 Le planeur est stabilisé sur une trajectoire de pente 1. On a : constante Rx 1 Rx 1 = 1 2 ρ. S.V² Cx 1. Cx 1 Px 1 = Px 1 il y a équilibre. P 1 = P x sin 1 ; CNVV – janvier 2006

19 Augmentation de la pente de trajectoire Rx 2 Cx 2 Rx 2 = K x Cx 2 Px 1 P 1 Px 1 = P x sin 1 Si on augmente le braquage des aérofreins, On a :constante Rx 2 Rx 2 = Cx 2. Cx 2 Px 1 Px 1 léquilibre est rompu. P 1 = P x sin 1 ; Cx Rx Cx donc Rx augmentent. 1 horizon trajectoireP Px1Px1Px1Px1 Rx1Rx1Rx1Rx1 Rx2Rx2Rx2Rx2 CNVV – janvier 2006

20 Augmentation de la pente de trajectoire Rx 2 Cx 2 Rx 2 = K x Cx 2 Px 2 P 2 Px 2 = P x sin 2 Px 1 Pour rétablir léquilibre, il faut augmenter la valeur de Px 1, Sur cette nouvelle pente de trajectoire, on a : constante Rx 2 Rx 2 = Cx 2. Cx 2 Px 2 = Px 2 léquilibre est retrouvé. P 2 = P x sin 2 ; horizon P donc augmenter la pente de trajectoire. 2 Rx2Rx2Rx2Rx2 trajectoire 1 Px1Px1Px1Px1 P Rx2Rx2Rx2Rx2 Px2Px2Px2Px2 CNVV – janvier 2006

21 Résumons-nous… CNVV – mars 2008 AUGMENTATION DE LA PENTE DE TRAJECTOIRE Rx 1 = Cx 1 K x Cx 1 Px 1 = P 1 P x sin 1 Rx 2 = Cx 2 K x Cx 2 Px 1 = P 1 P x sin 1 Rx 2 = Cx 2 K x Cx 2 Px 2 = P 2 P x sin 2 Le planeur est stabilisé sur 1 une trajectoire de pente 1 ; il y a équilibre. On augmente le braquage des aérofreins, léquilibre est rompu. Cx Rx Cx donc Rx augmentent ; Pour rétablir léquilibre, on augmente, léquilibre est retrouvé. trajectoire P Px1Px1Px1Px1 Rx1Rx1Rx1Rx1 2 P Px1Px1Px1Px1 Rx2Rx2Rx2Rx2 1 P Rx2Rx2Rx2Rx2 Px2Px2Px2Px2

22 horizon trajectoireDiminution de la pente de trajectoire Rx 1 Cx 1 Rx 1 = K x Cx 1 Px 1 P 1 Px 1 = P x sin 1 1 P Px1Px1Px1Px1 Rx1Rx1Rx1Rx1 1 Le planeur est stabilisé sur une trajectoire de pente 1. On a : constante Rx 1 Rx 1 = 1 2 ρ. S.V² Cx 1. Cx 1 Px 1 = Px 1 il y a équilibre. P 1 = P x sin 1 ; 1 CNVV – janvier 2006

23 Diminution de la pente de trajectoire Rx 2 Cx 2 Rx 2 = K x Cx 2 Px 1 P 1 Px 1 = P x sin 1 Si on diminue le braquage des aérofreins, On a :constante Rx 2 Rx 2 = Cx 2. Cx 2 Px 1 Px 1 léquilibre est rompu. P 1 = P x sin 1 ; Cx Rx Cx donc Rx diminuent. horizon trajectoire 1 P Px1Px1Px1Px1 Rx1Rx1Rx1Rx1 1 Rx2Rx2Rx2Rx2 CNVV – janvier 2006

24 Diminution de la pente de trajectoire Rx 2 Cx 2 Rx 2 = K x Cx 2 Px 2 P 2 Px 2 = P x sin 2 Px 1 Pour rétablir léquilibre, il faut diminuer la valeur de Px 1, Sur cette nouvelle pente de trajectoire, on a : constante Rx 2 Rx 2 = Cx 2. Cx 2 Px 2 = Px 2 léquilibre est retrouvé. P 2 = P x sin 2 ; donc diminuer la pente de trajectoire. horizon P trajectoire 1 Px1Px1Px1Px1 1 Rx2Rx2Rx2Rx2 2 Px2Px2Px2Px2 Rx2Rx2Rx2Rx2 CNVV – janvier 2006

25 Résumons-nous… DIMINUTION DE LA PENTE DE TRAJECTOIRE trajectoire P Px2Px2Px2Px2 Rx2Rx2Rx2Rx2 1 2 P Rx1Rx1Rx1Rx1 Px1Px1Px1Px1 P Rx2Rx2Rx2Rx2 Px1Px1Px1Px1 Le planeur est stabilisé sur 1 une trajectoire de pente 1 ; On diminue le braquage des aérofreins, Pour rétablir léquilibre, on diminue, Cx Rx Cx donc Rx diminuent ; Rx 1 = Cx 1 K x Cx 1 Px 1 = P 1 P x sin 1 il y a équilibre. Rx 2 = Cx 2 K x Cx 2 Px 1 = P 1 P x sin 1 léquilibre est rompu. Rx 2 = Cx 2 K x Cx 2 Px 2 = P 2 P x sin 2 léquilibre est retrouvé. CNVV – janvier 2006

26 Ce quil faut retenir À chaque Vi du planeur sont associées 2 limites : la pente minicorrespondant à 0% daérofreins ; la pente maxicorrespondant à 100% daérofreins. Pente maxi à Vi = 90 km/h Pente mini à Vi = 90 km/h 0% AF 100% AF Vi = 90 km/h CNVV – janvier 2006

27 Ce quil faut retenir À chaque Vi du planeur sont associées 2 limites : la pente minicorrespondant à 0% daérofreins ; la pente maxicorrespondant à 100% daérofreins. Pente maxi à Vi = 110 km/h 0% AF 100% AF Pente mini à Vi = 110 km/h Vi = 110 km/h CNVV – janvier 2006

28 Ce quil faut retenir À chaque Vi du planeur sont associées 2 limites : la pente minicorrespondant à 0% daérofreins ; la pente maxicorrespondant à 100% daérofreins. Pente maxi à Vi = 130 km/h 0% AF 100% AF Pente mini à Vi = 130 km/h Vi = 130 km/h CNVV – janvier 2006

29 Ce quil faut retenir À chaque Vi du planeur sont associées 2 limites : la pente minicorrespondant à 0% daérofreins ; la pente maxicorrespondant à 100% daérofreins. Pente maxi à Vi = 150 km/h 0% AF 100% AF Pente mini à Vi = 150 km/h Vi = 150 km/h CNVV – janvier 2006

30 Pente maxi à Vi = 110 km/h Pente mini à Vi = 110 km/h Entre ces 2 limites, pour stabiliser le planeur sur une nouvelle pente de descente, en maintenant la vitesse constante, on assortit à chaque braquage des aérofreins, une variation dassiette. Cest la notion dactions conjointes. A 100% 100% AF A 80% 80% AF 60% AF A 60% 40% AF A 40% 20% AF A 20% 0% AF A 0% AUGMENTATION DE LA PENTE DE TRAJECTOIRE CNVV – janvier 2006

31 Pente maxi à Vi = 110 km/h Pente mini à Vi = 110 km/h A 100% 100% AF A 80% 80% AF 60% AF A 60% 40% AF A 40% 20% AF A 20% 0% AF A 0% DIMINUTION DE LA PENTE DE TRAJECTOIRE on assortit à chaque braquage des aérofreins, une variation dassiette. CNVV – janvier 2006

32 VARIATIONS DE VITESSE À TRAJECTOIRE CONSTANTE RÉDUCTION DE VITESSE RÉDUCTION DE VITESSE AUGMENTATION DE VITESSE AUGMENTATION DE VITESSE POSONS LE PROBLÈME… POSONS LE PROBLÈME…

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

34 PxPxPxPx horizon t r a j e c t o i r e Réduction de vitesse Rx 1 Cx 1 Rx 1 = K x Cx 1 Px P Px = P x sin P Rx1Rx1Rx1Rx1 Le planeur est stabilisé, On a : constante Rx 1 Rx 1 = Cx 1. Cx 1 Px = Px il y a équilibre. P = P x sin ; a1a1a1a1 La vitesse est constante. sur une trajectoire de pente. a 1 avec une incidence a 1, CNVV – janvier 2006

35 PxPxPxPx horizon trajectoire Réduction de vitesse P Rx1Rx1Rx1Rx1 a1a1a1a1 Si on augmente le braquage des aérofreins, Cx Rx Cx donc Rx augmentent. Rx2Rx2Rx2Rx2 Rx 2 Cx 2 Rx 2 = K x Cx 2 Px P Px = P x sin On a :constante Rx 2 Rx 2 = Cx 2. Cx 2 Px Px léquilibre est rompu au profit de la traînée : P = P x sin ; la vitesse diminue… CNVV – janvier 2006

36 Réduction de vitesse horizon trajectoire P a1a1a1a1 Pendant ce temps, Il y a rupture de léquilibre dans le plan vertical : comme la vitesse diminue, RARARARA R A R A diminue également. La trajectoire tend à sincurver vers le bas ; à augmenter. P RARARARA dans le plan vertical… PxPxPxPx Rx2Rx2Rx2Rx2 CNVV – janvier 2006

37 Réduction de vitesse horizon trajectoire P a1a1a1a1 Pour maintenir constante, RARARARA Pour cela, on augmente lincidence, en affichant une assiette plus cabrée. il faut rétablir léquilibre dans le plan vertical. a2a2a2a2 CNVV – janvier 2006

38 La vitesse est stabilisée à une valeur inférieure. Réduction de vitesse RARARARA horizon trajectoire P R A P On a, à nouveau, R A = P.Léquilibre est retrouvé. P RARARARA a2a2a2a2 CNVV – janvier 2006

39 Résumons-nous… RÉDUCTION DE VITESSE À TRAJECTOIRE CONSTANTE Le planeur est stabilisé sur une trajectoire de pente, On augmentent le braquage des aérofreins, on augmente lincidence, en affichant une assiette plus cabrée, pour rétablir léquilibre. Rx 1 Px léquilibre est rompu au profit de la traînée : la vitesse est constante. a 1 avec une incidence a 1. il y a équilibre : la vitesse diminue, Cx Rx Cx donc Rx augmentent ; a2a2a2a2 P RARARARA a1a1a1a1 P Rx1Rx1Rx1Rx1 PxPxPxPx Rx2Rx2Rx2Rx2 RARARARA P a1a1a1a1 R A R A diminue également ; la trajectoire tend à sincurver vers le bas. Pour maintenir constante, La vitesse se stabilise à une valeur inférieure. Rx 1 Px donc… P PxPxPxPx a1a1a1a1 Rx1Rx1Rx1Rx1 CNVV – janvier 2006

40 PxPxPxPx a1a1a1a1 horizon t r a j e c t o i r e Augmentation de vitesse Rx 1 Cx 1 Rx 1 = K x Cx 1 Px P Px = P x sin P Rx1Rx1Rx1Rx1 Le planeur est stabilisé, On a : constante Rx 1 Rx 1 = Cx 1. Cx 1 Px = Px il y a équilibre. P = P x sin ; La vitesse est constante. sur une trajectoire de pente. a 1 avec une incidence a 1, CNVV – janvier 2006

41 PxPxPxPx a1a1a1a1 horizon trajectoire Augmentation de vitesse P Rx1Rx1Rx1Rx1 Si on diminue le braquage des aérofreins, Cx Rx Cx donc Rx diminuent. Rx2Rx2Rx2Rx2 Rx 2 Cx 2 Rx 2 = K x Cx 2 Px P Px = P x sin On a :constante Rx 2 Rx 2 = Cx 2. Cx 2 Px Px léquilibre est rompu au profit du poids : P = P x sin ; la vitesse augmente… CNVV – janvier 2006

42 Augmentation de vitesse trajectoire P Pendant ce temps, Il y a rupture de léquilibre dans le plan vertical : comme la vitesse augmente, RARARARA R A R A augmente également. La trajectoire tend à sincurver vers le haut ; à diminuer. P RARARARA dans le plan vertical… a1a1a1a1 horizon PxPxPxPx Rx2Rx2Rx2Rx2 CNVV – janvier 2006

43 Augmentation de vitesse trajectoire P a2a2a2a2 Pour maintenir constante, Pour cela, on diminue lincidence, en affichant une assiette plus piquée. il faut rétablir léquilibre dans le plan vertical. a1a1a1a1 horizon RARARARA CNVV – janvier 2006

44 a2a2a2a2 La vitesse est stabilisée à une valeur supérieure. Augmentation de vitesse RARARARA horizon trajectoire P R A P On a, à nouveau, R A = P.Léquilibre est retrouvé. P RARARARA CNVV – janvier 2006

45 a1a1a1a1 a1a1a1a1 Résumons-nous… AUGMENTATION DE VITESSE À TRAJECTOIRE CONSTANTE Le planeur est stabilisé sur une trajectoire de pente, On diminue le braquage des aérofreins, on diminue lincidence, en affichant une assiette plus piquée, pour rétablir léquilibre. Rx 1 Px léquilibre est rompu au profit du poids : la vitesse est constante. a 1 avec une incidence a 1. il y a équilibre : la vitesse augmente, Cx Rx Cx donc Rx diminuent ; P RARARARA P Rx1Rx1Rx1Rx1 PxPxPxPx Rx2Rx2Rx2Rx2 RARARARA P R A R A augmente également ; la trajectoire tend à sincurver vers le haut. Pour maintenir constante, La vitesse se stabilise à une valeur supérieure. Rx 1 Px donc… P Rx1Rx1Rx1Rx1 a1a1a1a1 a2a2a2a2 PxPxPxPx CNVV – janvier 2006

46 Ce quil faut retenir À une pente de trajectoire donnée sont associées 2 limites : une vitesse minimumcorrespondant à 100% daérofreins ; une vitesse maximumcorrespondant à 0% daérofreins. * vitesse min. vitesse max. 100% AF * dans les limites du domaine de vol du planeur (Vs, V NE ). a 100% 0% AF a 0% CNVV – janvier 2006

47 AUGMENTATION DE VITESSE À TRAJECTOIRE CONSTANTE vitesse max. vitesse min. 100% AF a 100% 0% AF a 0% 80% AF a 80% 60% AF a 60% 40% AF a 40% 20% AF a 20% pour accélérer, décélérer ou stabiliser le planeur à une nouvelle vitesse, en conservant une pente de trajectoire constante, on assortit à chaque braquage des aérofreins, une variation dassiette. Cest encore la notion dactions conjointes. Entre ces 2 limites,

48 DIMINUTION DE VITESSE À TRAJECTOIRE CONSTANTE vitesse max. vitesse min. 100% AF a 100% 0% AF a 0% 80% AF a 80% 60% AF a 60% 40% AF a 40% 20% AF a 20% CNVV – janvier 2006

49 BIBLIOGRAPHIE et RÉFÉRENCES Guide de linstructeur vol à voile Utilisation des AF p°65 à 68 Manuel du pilote vol à voile Les aérofreins – Phase 3 / p°61 Mécanique du vol des planeurs Utilisation des aérofreins – chapitre IX / p°55 à 58 Pente dapproche sans vent – Phase 3 / p°63


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