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Le cisaillement du vent de basses couches Définitions cisaillement du vent (CV) gradient de vent accélération composantes du CV intensité du CV Effets.

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1 Le cisaillement du vent de basses couches Définitions cisaillement du vent (CV) gradient de vent accélération composantes du CV intensité du CV Effets du cisaillement du vent sur un aéronef Origines du cisaillement du vent dynamiques radiatives convectivesQUITTER Autre présentation Conséquences d'un CV sur la trajectoire CV arrière, CV debout approche dans un microburst Accidents New York (1975) Nouvelle Orléans (1982) Moyens de détection systèmes embarqués systèmes au sol indices

2 Première diapositive 2 Définitions (1/7) Vent : mouvement de l'air par rapport à la surface terrestre Cisaillement du vent : variations de la direction et/ou de la vitesse du vent dans l'espace –RMK : les fluctuations du vent dans le temps (courte durée) en un point autour d'une direction ou d'une vitesse moyenne sont normalement appelées variations (ou rafales) par rapport au vent dominant –par rapport à une trajectoire d'un point A vers un point B (A  B), le vecteur cisaillement du vent est défini par : –Il peut se décliner en : cisaillement horizontal du vent avec A  B horizontale cisaillement vertical du vent avec A  B verticale CV (A  B) = V B - V A

3 Première diapositive 3 Définitions (2/7) 1 cisaillement vertical du vent horizontal 2 cisaillement horizontal du vent horizontal 3 cisaillement horizontal du vent vertical 4 cisaillement vertical du vent vertical

4 Première diapositive 4 Définitions (3/7) Gradient de vent –le module du vecteur cisaillement du vent normé par la distance AB détermine l'intensité du cisaillement du vent ou gradient de vent –unités aéronautiques vent vertical (w ou V z )  feet/mn vent horizontal  kt distance AB : verticale  feet, horizontale  NM –le gradient de vent horizontal pourra s'exprimer en : kt/NM (gradient horizontal) ou kt/100' (gradient vertical) en terme d'accélération, qui donne le taux de variation de la vitesse de l'avion subissant un cisaillement de vent gradient de vent = CV A  B AB

5 Première diapositive 5 –à chaque seconde la vitesse de l'avion varie de 2kt lorsqu'il subit un gradient de vent horizontal de 15kt/100' ou 15kt/0,3NM (graphe)graphe –à partir de valeurs moyennes de pente (3°), de vitesse avion (150 kt) correspondant à une vitesse verticale de 800'/mn (13,26'/s) –un cisaillement vertical de 15 kt par 100' correspondant à un cisaillement horizontal de 15 kt pour 0,3 NM entraîne une accélération de Définitions (4/7) Accélération d'un avion subissant un gradient de vent A B 3° 0,3 NM 100'  = (15kt/100').13,26'/s = 2kt/s  = (15kt/0,3NM).150kt = 2kt/s  = x V avion CV A  B AB

6 Gradient de vent (kt/100') rapidité de changement de la Vi (kt/s) vitesse sol (kt) vitesse verticale de descente pour une pente de 3° vitesse verticale de descente (feet/mn) Gradient de vent Retour Accélération d'un avion subissant un gradient de vent

7 Première diapositive 7 Définitions (5/7) Composantes du vent et du cisaillement décrites par rapport à la trajectoire (A  B) (1/2) –composantes traversières –composantes verticales A B CV VAVA VBVB descendant diminution du courant ascendant augmentation du courant descendant AB CV VAVA VBVB ascendant diminution du courant descendant augmentation du courant ascendant A B CV VAVA VBVB droit AB CV VAVA VBVB gauche

8 Première diapositive 8 Définitions (6/7) Composantes du vent et du cisaillement décrites par rapport à la trajectoire (A  B) (2/2) –composantes longitudinales AB CVVAVA VBVB arrière augmentation du vent arrière AB VAVA VBVB CV de face augmentation du vent de face AB VBVB VAVA CV arrière diminution du vent de face AB CVVAVA VBVB de face diminution du vent arrière

9 Première diapositive 9 Définitions (7/7) Intensité du cisaillement du vent –le long d'une trajectoire correspondant à une variation d'altitude de 100' (critères OACI) léger : < 4 kt modéré : de 5 à 8 kt fort : de 9 à 12 kt très fort : > 12 kt –la réponse d'un aéronef (cisaillement du vent effectif) est lié en particulier à sa vitesse –nous avons vu qu'une vitesse de 150 kt sur une pente de 3° avec un gradient de vent de 15 kt/100' occasionnait une variation de vitesse de 2 kt/s (graphe)graphe

10 Première diapositive 10 Effets du cisaillement du vent sur un aéronef –Vent nul –Apparition d'un vent arrière et descendant (correspondant à un CV arrière et descendant) L'avion ayant une certaine masse présente une certaine inertie à une modification rapide du vent. En conséquence un changement brusque du vent va avoir un effet immédiat (mais passager) sur la vitesse aérodynamique (Va) et l'incidence (  ) modifiant ainsi la portance (Rz) Rz Diminution de la vitesse aérodynamique (Va) et de l'incidence (  ).  tendance de l'avion à passer sous la trajectoire  cisaillement du vent avec "perte" Si l'on ne "touche à rien", l'avion retrouvera Va et  pour lequel il a été compensé avec une nouvelle vitesse sol, mais sous la trajectoire initiale

11 Première diapositive 11 Origines du cisaillement du vent (1/5) Bien qu'il puisse être présent à tous niveaux, c'est lorsqu'il se produit en dessous de 1600 feet (500 m) que le phénomène revêt une importance particulière pour les aéronefs évoluant en phase critique de vitesse (réduite) et de hauteur (proximité du sol) Les origines du cisaillement du vent en basses couches sont essentiellement : –dynamiques –radiatives –convectives

12 Première diapositive 12 vent au sol vent en altitude les fronts Origines du cisaillement du vent (2/5) Dynamiques CV Le relief les obstacles... Le sillage

13 Première diapositive 13 Origines du cisaillement du vent (3/5) Radiatives refroidissement nocturne en plaine brise de pente ou de vallée descendante V Z jet de basses couches

14 Première diapositive 14 Origines du cisaillement du vent (4/5) Convectives (1/2)

15 Première diapositive 15 front de rafalesmicroburst 4000'/mn  4 km Origines du cisaillement du vent (5/5) Convectives (2/2) 2000'/mn 4 à 40 km macroburst La rafale descendante tornade

16 La rafale descendante (downburst) Retour Macroburst (macrorafale) étendue horizontale de plus de 4 km vent pouvant atteindre 60 m/s (120 kt) durée de vie de 5 à 30 minutes Microburst (microrafale) étendue horizontale de 4 km ou moins vent pouvant atteindre 75 m/s (150 kt) durée de vie moins de 10 minutes

17 Première diapositive 17 CV de bout (gradient avec gain) en approche finale diminution du vent debout augmentation du vent debout ? Conséquences d'un CV sur la trajectoire (1/3) CV arrière (gradient avec perte) en approche finale

18 Première diapositive 18 CV de bout (gradient avec gain) au décollage augmentation du vent debout diminution du vent debout Conséquences d'un CV sur la trajectoire (2/3) CV arrière (gradient avec perte) au décollage

19 Première diapositive 19 Conséquences d'un CV sur la trajectoire (3/3) Approche dans un microburst

20 Première diapositive 20 Accidents (1/3) New-York (1975)

21 Première diapositive 21 Accidents (2/3) Nouvelle Orléans (1982) (1/2)

22 Première diapositive 22 Accidents (3/3) Nouvelle Orléans (1982) (2/2)

23 Première diapositive 23 Moyens de détection (systèmes embarqués) (1/5) Instruments classiques du poste de pilotage –anémomètre, variomètre, altimètre –indicateur d'assiette, de situation horizontale, avertisseur de proximité de sol, avertisseur de décrochage (vibreur de manche) –indications de vitesse sol, de vent du système de navigation (inertie, GPS…) –variomètres modifiés intégrant vitesse verticale et vitesse propre de l'avion servant à déterminer la variation d'énergie de l'avion et donc son accélération –radar météorologique Doppler : fournit les variations du vent devant l’avion dans les zones de précipitations Le lidar Doppler –fonctionne comme un radar doppler avec un rayon laser mesurant les composantes du mouvement de l'air à 500/600 m devant l'avion

24 Première diapositive 24 Moyens de détection (systèmes embarqués) (2/5) Collimateur tête haute –présente les informations de guidage et de pilotage sur une plaque de verre intégrée au pare brise Avertisseurs spécifiques –systèmes basés sur la surveillance des performances de l'aéronef –Alpha floor (AIRBUS) : applique automatiquement la puissance moteur maximale dés que l'angle d'attaque ou le taux de variation de la vitesse air ou sol atteint un seuil fixé –EADI (BOEING) activé par la mesure des composantes horizontales et verticales du vent, renseigne sur le comportement de l'avion avec affichage des instructions de pilotage et indication d'assiette maximum

25 Première diapositive 25 Moyens de détection (systèmes au sol) (3/5) Profileur de ventRadar précipitation Doppler

26 Première diapositive 26 Moyens de détection (systèmes au sol) (4/5) Le «Low Level Windshear Alert System» dit LLWAS

27 Première diapositive 27 Moyens de détection (observation, indices) (5/5) Indices de probabilité d’un cisaillement du vent –déplacement différent de couches de nuages adjacentes –panache de fumée de forme tourmentée –nuages en rouleaux –forts vents de surface en rafales –poussières soulevées (en anneaux tourbillonnaires) sous un nuage de convection dans un front de rafales –virgas associés à des nuages de convection –nuages lenticulaires –nuages en entonnoir –trombes et tornades

28 Le cisaillement du vent de basses couches Le cisaillement du vent de basses couches FIN Première diapositive


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