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La vrille Analyser et comprendre le phénomène pour ne pas sy trouver… et savoir en sortir.

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1 La vrille Analyser et comprendre le phénomène pour ne pas sy trouver… et savoir en sortir.

2 Contenu de lexposé Le mécanisme de déclenchement Description de la trajectoire Les facteurs déclencheurs Les facteurs aggravants Les manœuvres de sortie Qui est concerné ? Les réflexes à retenir

3 Le mécanisme de déclenchement Influence de lincidence sur lécoulement Le décrochage Influence du dérapage

4 Evolution de lécoulement avec lincidence Décrochage dune aile : Vent relatif (V R )

5 Décrochage dune aile : Evolution de lécoulement avec lincidence Vent relatif (V R )

6 Décrochage dune aile : Evolution de lécoulement avec lincidence Vent relatif (V R )

7 Décrochage dune aile : La portance diminue, laile senfonce. Evolution de lécoulement avec lincidence Vent relatif (V R )

8 Incidence forte Illustration du décrochage des filets dair à forte incidence. Lécoulement nest plus laminaire.

9 Le décrochage Passé un angle de 15° dincidence, lécoulement devient perturbé et la portance de laile diminue sensiblement. La vitesse nest pas le facteur référant, mais cest lincidence de laile. La vrille se produit quand seule une partie de la voilure décroche (dérapage).

10 Description de la trajectoire en vrille Vue dans le plan vertical Vue dans le plan horizontal Les variations de trajectoire

11 Vue dans le plan vertical Laile qui décroche en premier senfonce sur une trajectoire quasiment verticale. Laile extérieure tourne autour avec une vitesse de rotation plus élevée. Lincidence peut dépasser les 40° et atteindre parfois 55°. Axe de la vrille

12 Vue dans le plan horizontal Laxe de rotation est situé à lintérieur de la trajectoire hélicoïdale décrite par le CG du planeur. Lextrémité de laile décrochée en premier peut dans certains cas reculer par rapport au CG. Le vent relatif aborde le fuselage du coté opposé à la rotation Vent relatif (V R ) Axe de la vrille

13 Les variations de trajectoire Le comportement du planeur est irrégulier autour des 3 axes ; la vitesse de rotation de la vrille : = P²+Q²+R² = cte si P/S=cte P = vitesse de rotation en roulis Q = vitesse de rotation en tangage R = vitesse de rotation en lacet Vitesses angulaires exprimées en Rad/s Pour la certification, vrille autorisée signifie : délai de sortie de moins dun tour pour vrille stabilisée.

14 Les variations de trajectoire est constante mais cest P, Q, R qui varient au cours de la vrille. Il en résulte des mouvements cycliques à cabrer ou à piquer, daugmentation ou de diminution de linclinaison, des mouvements en lacet. Ces oscillations peuvent sembler contradictoires avec les actions entreprises lors de la manœuvre de sortie, surtout si le délai est important (secteur et temps).

15 Les facteurs déclencheurs de la vrille Vol à incidence élevée en ascendance Vol lent avec dissymétrie Braquage des ailerons Rotation en lacet Synthèse

16 Dans lascendance : laile se soulève du coté du noyau Sauf que...

17 Départ en autorotation du coté du noyau Dans lascendance : laile se soulève du coté du noyau

18 VR2VR2 Dans lascendance : laile décroche du coté du noyau Pourquoi laile qui reçoit la rafale décroche alors que son assiette est la même ? Sous leffet de la rafale, lincidence critique est atteinte. Lincidence résultante est changée et dépasse la limite Avant lentrée dans lascendance, le vent relatif et lincidence des deux ailes sont identiques RAFALE VR1VR1 VR1VR1 Le phénomène est dautant plus aggravé que le pilote contrera aux ailerons.

19 Vol lent dissymétrique Le planeur vole symétriquement, puis sur une action au palonnier, une aile saccélère et lautre ralentit.

20 Vol lent dissymétrique Pourquoi laile qui ralentit décroche alors que son assiette est la même ? Laile droite est ralentie sur sa trajectoire Laile gauche accélérée Lincidence résultante est changée et passe la limite Avant laction au palonnier, le vent relatif et lincidence des deux ailes sont identiques VR1VR1 VR1VR1 VTVT Vzp VRVR VTVT VRVR VTVT Vzd VTVT VRVR VRVR

21 Braquage des ailerons Action en roulis = incidence dissymétrique des ailes Lincidence limite est franchie Vent relatif (V R ) Vent relatif (V R ) Rx D Rx G VRVR

22 Synthèse, les erreurs classiques Action au palonnier Action manche arrière et éventuellement à lopposé

23 Synthèse, les symptômes Assiette cabrée Dissymétrie Vitesse et Bruit faibles Taux de chute fort Vibrations aux commandes ou en cabine

24 Les facteurs aggravants La proximité du relief ou du sol Le gauchissement à contre Les aérofreins Les volets de courbure La masse Le centrage Lagitation de la vrille

25 La proximité du relief ou du sol 1 tour de vrille = 70 à 130 m de chute selon les configurations Lors dun départ accidentel, la vrille fait un ½ tour et le planeur se retrouve face au relief… (rafale côté relief). Selon le planeur et le réflexe du pilote, la manœuvre de sortie peut durer 1 tour, ne laissant aucune chance de récupération à proximité du sol.

26 Dernier virage (gauchissement, commandes croisées) Le pilote se trouvant bas (refus du sol), assiette cabrée et peu dinclinaison

27 Il fait virer le planeur par une action au palonnier droit. Un roulis induit apparaît produisant une tendance à piquer et une augmentation de traînée, entraînant une variation dassiette à piquer… Dernier virage (gauchissement, commandes croisées)

28 Quil combat par une action manche arrière et à gauche. Dernier virage (gauchissement, commandes croisées)

29 Questions Quelle est la configuration des commandes ? Quel effet sur lincidence ? Quel effet sur la perte de hauteur par tour ? Quel est leffet sur le délai de sortie ?

30 Le gauchissement pendant la vrille Manche du coté opposé à la vrille (réflexe courant du pilote qui contre) Laileron intérieur traîne plus, et crée un couple anti- redresseur Cette action entraîne un couple piqueur Augmentation de la perte de hauteur de 20% par tour La rotation est plus rapide en roulis Evolution vers lauto- tonneau Délai de sortie variable mais vitesse élevée

31 Le gauchissement pendant la vrille Manche du coté de la vrille (peu habituel) Laileron extérieur traîne plus, et crée un couple redresseur Cette remise dans laxe du fuselage crée un couple cabreur car linclinaison diminue. Lincidence augmente. Réduction de la perte de hauteur de -30% par tour Vrille plate et agitée Délai de sortie plus long ( incidence élevée)

32 La sortie des aérofreins pendant la vrille entraine : Couple redresseur en lacet Inclinaison diminuée Variation dassiette à piquer Taux de chute / tour x 1,8 à 2,5 Délai de sortie inchangé Le facteur de charge en sortie de vrille peu atteindre 3,8g lors de la ressource, or les AF sont limités à 3,5 à la VNE… Rx D Rx G sens de rotation de la vrille lacet

33 Les volets de courbure Influence des volets de courbure Les volets de courbure peuvent aggraver la difficulté à stopper la vrille car ils maintiennent une incidence plus forte au cours de la vrille. VRVR

34 La masse La masse du planeur joue sur linertie et augmente le temps de sortie, elle augmente également la vitesse de rotation. Quand la répartition des masses est éloignée du CG, la sortie est rendue plus difficile par une réaction inertielle (grande plumes, dispositif denvol, ballast).

35 Le centrage Centrage avant d Tendance à piquer Incidence faible Favorable à larrêt de la vrille

36 Le centrage Centrage arrière d Tendance à cabrer Incidence plus forte Défavorable à larrêt de la vrille

37 Lagitation de la vrille Phénomène classique sur les appareils de grande envergure (traînées différentielles). Les variations de vitesse de rotation en lacet et les variations dassiette ou dinclinaison, peuvent donner limpression deffets contradictoires avec les actions de sortie entreprises.

38 Les manœuvres de sortie Les manœuvres de sortie classiques Les consignes spécifiques

39 Les manœuvres de sortie classiques En général : *action du palonnier à lopposé de la rotation, *manche vers lavant, *maintien des ailerons au neutre, dès larrêt de la rotation, ramener le palonnier au neutre et retour à lassiette de référence par une ressource souple. * Ces manœuvres peuvent être faites simultanément. Dans tous les cas : lire les consignes spécifiques du manuel de vol… (document de référence)

40 Exemples de consignes spécifiques Cas de la profondeur en T Les gouvernes de direction et de profondeur sont alimentées par le vent relatif. Laction au palonnier est efficace de suite (pas deffet de masque). Vent relatif (V R )

41 Cas de la profondeur cruciforme La gouverne de direction est partiellement masquées par la profondeur. Laction au palonnier nest pas prépondérante. Laction à piquer participe fortement à réalimenter la direction. Vent relatif (V R ) Exemples de consignes spécifiques

42 Cas particulier de certaines profondeur cruciformes (cap10) La gouverne de direction est masquée Le plus efficace est de mettre manche arrière ! Vent relatif (V R ) Exemples de consignes spécifiques

43 Cas particulier des certaines profondeurs cruciformes La gouverne de direction est dégagée quand la profondeur est très en avant de la partie mobile. Cest une formule qui évite le masquage total de la direction. Vent relatif (V R ) Exemples de consignes spécifiques

44 Efficacité de laction au palonnier Si langle de dérapage est important (planeur à dispositif denvol incorporé – vrille à plat), le braquage de la gouverne de direction à contre aura peu dinfluence sur larrêt de la vrille. Vent relatif (V R )

45 Gérer la sortie de vrille Après les actions darrêt en 1 à 2 tours la vrille cesse : la rotation sarrête la vitesse augmente Il faut gérer la ressource…

46 Domaine de vol du planeur catégorie U VA VRA VNE Domaine de vol n VD Risque de déformation ou de flutter 5,3 -2,65 Zone de décochage Risque de déformation 0 Zone de décochage +4 -1,5 Risque de rupture

47 Qui est concerné ? Tout le monde est concerné… Jeunes pilotes inexpérimentés Pilotes dexpérience moyenne ( h) Instructeurs Compétiteurs Dans quelle phase du vol ? Prise de terrain basse hauteur Vol près du relief Vol thermique Principalement mais pas exclusivement

48 La vrille étant le résultat dune dissymétrie aux grands angles dincidence, il faut appliquer systématiquement les réflexes de mise en garde chaque fois quapparaissent les symptômes de départ : (dans tous les cas, se référer au manuel de vol pour les cas particuliers) Ce quil faut retenir (I) Manche vers lavant en conjuguant

49 Les actions au manche en gauchissement à contre aggravent toujours les conditions de déclenchement puis dentretien de la vrille. En thermique on ne volera pas en dessous de 1,1.Vs compte tenu de linclinaison et du facteur de charge résultant. En montagne, on ne volera jamais en dessous dune vitesse correspondant à celle de la finesse max (voire plus). En tour de piste, même à basse hauteur, ne pas effectuer de virage à plat. La sortie des AF napporte rien à la manœuvre de sortie de vrille et dans certains cas peut laggraver (manuel de vol). Ce quil faut retenir (II)

50 Bibliographie sur la vrille Manuel de pilote de planeur, éditions Cepadues, Phase 6, Cours de mécanique du vol, éditions SEFA Fiches techniques FFVV, réunions SV de lhiver 2003

51 Exercices en vol

52 Formation Montrer aux débutants le départ, Enseigner et faire exécuter les manœuvres darrêt, Entraîner au réflexe de mise en garde. Planeur autorisé vrille Planeur autorisé vrille : Accoutumer les élèves à la vrille (plus dun tour) dans le cadre du perfectionnement Planeur non autorisé vrille Planeur non autorisé vrille : démontrer le départ en provoquant la vrille (nez légèrement plus haut, Vs majorée de 5km/h, actions conjointes et rapides manche arrière et palonnier à fond).

53 Manœuvre darrêt « se conformer aux consignes décrites dans le manuel de vol, qui est le document de référence » En labsence de manuel de vol, appliquer la procédure suivante : *action du palonnier à lopposé de la rotation, *manche vers lavant, *maintien des ailerons au neutre, dès larrêt de la rotation, ramener le palonnier au neutre et retour à lassiette de référence par une ressource souple. Éventuellement sur planeur moderne, sortie des AF pour limiter la vitesse (ne pas oublier que dans ce cas là, le facteur de charge limite est de 3,5g à la VNE – voir manuel de vol) Attention Attention :ne pas débuter lexercice en dessous de 800m/sol * Ces manœuvres peuvent être faites simultanément. Daniel SERRES


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