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

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

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

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

LES AÉROFREINS

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

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

Effets des aérofreins sur la polaire CZ fmax50% fmax100% fmax0% CX augmentant avec le braquage des aérofreins, 0% AF 50% AF 100% AF la polaire du planeur est modifiée ; la finesse du planeur est dégradée. CZ CX f = Seuls aérofreins « purs » (parachute de queue) n’agissent que sur Cx. Dégradation Cz surtout sensible au début du braquage quand apparaît modif écoulement Cx remarque : la plupart des aérofreins agissent également sur le coefficient de portance CZ ; sa diminution reste cependant négligeable par rapport à l’augmentation de CX. CNVV – janvier 2006

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

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

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

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

le manche et les aérofreins pour : 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

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

Équation de traînée  - pente de trajectoire Rx = ρ.S.V².Cx horizon trajectoire P RA À l’équilibre, on a : 1 2 ρ.S.V².Cx constante = P x sin  Rx = cste = Px Rx AF Px  Où : ρ - masse volumique de l’air = 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

Modification de trajectoire à vitesse constante AF = P x sin  1 2 ρ.S.V².Cx constante Équation de traînée à l’équilibre : Rx = cste = 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

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

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

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

Résumons-nous… 1 2 AUGMENTATION DE LA PENTE DE TRAJECTOIRE Le planeur est stabilisé sur une trajectoire de pente 1 ; On augmente le braquage des aérofreins, P Px1 Rx1 P Px1 Rx2 Pour rétablir l’équilibre, on augmente , P Rx2 Px2 trajectoire 1 Rx1 = K x Cx1 Px1 = P x sin 1 Cx donc Rx augmentent ; 2 il y a équilibre. Rx2 = K x Cx2 Px1 = P x sin 1 Rx2 = K x Cx2 Px2 = P x sin 2 l’équilibre est rompu. l’équilibre est retrouvé. CNVV – mars 2008

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

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

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

Résumons-nous… 2 1 Le planeur est stabilisé sur une trajectoire de pente 1 ; Résumons-nous… DIMINUTION DE LA PENTE DE TRAJECTOIRE P Rx1 Px1 On diminue le braquage des aérofreins, P Rx2 Px1 Pour rétablir l’équilibre, on diminue , P Px2 Rx2 Rx1 = K x Cx1 Px1 = P x sin 1 2 il y a équilibre. Cx donc Rx diminuent ; trajectoire 1 Rx2 = K x Cx2 Px1 = P x sin 1 l’équilibre est rompu. Rx2 = K x Cx2 Px2 = P x sin 2 l’équilibre est retrouvé. CNVV – janvier 2006

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 Vi = 90 km/h 100% AF CNVV – janvier 2006

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

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

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

C’est la notion d’actions conjointes. AUGMENTATION DE LA PENTE DE TRAJECTOIRE 0% AF A0% 20% AF A20% Pente mini à Vi = 110 km/h 40% AF A40% 60% AF 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 80% AF on assortit à chaque braquage des aérofreins, une variation d’assiette. A80% 100% AF C’est la notion d’actions conjointes. A100% CNVV – janvier 2006

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

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

Modification de vitesse à trajectoire constante AF constante = P x sin  1 2 ρ.S.V².Cx constante Équation de traînée à l’équilibre : Rx = cste = 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

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

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

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

3 Réduction de vitesse Pour maintenir  constante, 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

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

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

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

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

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

3 Augmentation de vitesse Pour maintenir  constante, RA Augmentation de vitesse 3 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

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

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

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

AUGMENTATION DE VITESSE À TRAJECTOIRE CONSTANTE vitesse min. AUGMENTATION DE VITESSE À TRAJECTOIRE CONSTANTE 100% AF a100% pour accélérer, décélérer ou stabiliser le planeur à une nouvelle vitesse, en conservant une pente de trajectoire constante, Entre ces 2 limites, 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

À TRAJECTOIRE CONSTANTE 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

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