LE VOL À FINESSE MAX Objectif : exploiter l’autonomie maximale du planeur : perdre un minimum d’altitude entre 2 ascendances Vol à finesse max = vol en régime économique La polaire des vitesses de notre planeur, nous donne tous les paramètres utiles pour voler à finesse max.  commençons par étudier la polaire des vitesses… parcourir la plus grande distance possible sans reprendre de hauteur. Version 3 – juillet 2006

Conditions de validité : Rappels sur la polaire des vitesses en air calme Vzp=f(Vi) POINTS CARACTÉRISTIQUES : Vitesse de décrochage Vitesse de finesse max en air calme Vitesse limite VNE Angle de plané δ Vitesse de taux de chute mini 65 km/h 90 km/h 230 km/h 100 km/h Vzp Vi 50 100 150 200 -1 -2 -4 -3 (km/h) (m/s) Conditions de validité : δ mini. pour un planeur donné (ex : LS1) masse d’air calme (Vz=0, Vw=0) charge alaire donnée (ballast) vol rectiligne stabilisé symétrique (n=1 et vitesse constante) centrage donné configuration donnée (train, volets, AF) état de surface donné (pluie, moustiques) Définition : courbe d’évolution du taux de chute propre du planeur (Vzp) en fonction de sa vitesse indiquée (Vi) / Vzp=f(Vi) Conditions de validité ; au sujet du centrage : Centrage trop arrière diminue les performances à grande vitesse, Centrage trop avant diminue les perfos à basse vitesse ; Pb : constructeurs n’indiquent quasiment jamais le centrage avec lequel la polaire a été obtenue  difficile d’en tenir compte ! Conditions de tracé : axe des Vz dilaté pour faciliter la lecture (sinon polaire trop aplatie)  angle de plané évalué en fonction des autres données. La finesse est avant tout un élément d’évaluation de l’angle de plané. P = 60/f Sur la route panneau indicateur « pente à 10% » correspond à 6° de descente Taux de chute mini : point de tangence entre la polaire et l’horizontale Tout autre vitesse, inférieure ou supérieure amène un taux de chute plus fort. Finesse max : point de tangence polaire / droite issue de l’origine Angle de plané mini & rapport Vi/Vzp max Note supplémentaire : à un même angle de plané correspondent 2 vitesses d’utilisation très différentes = f Vi Vzp On a : Nota : les vitesses données en exemple sont totalement arbitraires CNVV – mars 2006

Influence des mouvements verticaux Exemple d’une descendance : vitesse de finesse max. Vzw = 0 vitesse de finesse max. Vzw = -2 m/s 94 km/h = 26 m/s 132 km/h = 37 m/s 50 100 150 200 Vi (km/h) Vzp -1 f≈52 Vzd Vzw -2 -3 Vzw -2 m/s f≈12 -4 Tout se passe comme si on volait dans un planeur qui chuterait de Vzw plus vite. Attention : il ne s’agit plus du taux de chute propre (Vzp) du planeur mais du taux de chute (Vzd) lu au vario. -5 Vzp = taux de chute propre du planeur Vzw = Mouvement vertical de la masse d’air -6 Vzd = Taux de chute total = Vzp + Vzw Vz (m/s) Conclusion : la vitesse de finesse max. augmente, la finesse diminue fortement. CNVV – mars 2006

Courbe Mac Cready La polaire en air calme est décalée verticalement . +2 En répétant le procédé vu précédemment… +1 50 100 150 200 … on obtient une famille de point de tangence… Vi (km/h) -1 … qui forment la courbe d’évolution de la Vi de finesse max en fonction du taux de chute vario : -2 Vzw = +2 m/s -3 Vzw = +1 m/s -4 Vzw = Vzp mini C’est la courbe Mac Cready ! Vzw = 0 Attention : il ne s’agit plus du taux de chute propre (Vzp) du planeur mais du taux de chute (Vzd) lu au vario. C’est la courbe Mac Cready qui permet de choisir la vitesse à adopter pour voler à finesse max. -5 Vzw = -1 m/s -6 Un point particulier : quand Vzw = Vzp (Vzd=0), la vitesse de finesse max et la vitesse de chute mini sont confondues… Vzw = -2 m/s Vzd (m/s) Vzw = -3 m/s Vzw = -4 m/s CNVV – mars 2006

Anneau Mac Cready Vzw = -1 m/s Vzw = -2 m/s Vzw = -3 m/s Vzw = -4 m/s Vzw = Vzp mini Vzw = 0 +2 +1 50 100 150 200 Vi (km/h) -1 -2 -3 -4 -5 -6 Vzd (m/s) Vzw CNVV – mars 2006

Anneau Mac Cready +2 Les Vi de finesse max. correspondant aux différents taux de chute masse d’air … +1 50 100 150 200 Vi (km/h) -1 sont ensuite portées sur l’anneau Mac Cready. -2 89 102 143 128 115 -3 -4 Anneau Mac Cready du nom de son inventeur ou couronne des vitesses. On transcrit sur l’anneau les valeurs de Vi de finesse max correspondant aux valeurs de taux de chute indiquées par le variomètre. Utilisation de l’anneau Mac Cready : On adopte Vi nécessaire en modifiant l’assiette, jusqu’à équilibrer les indications de la couronne et de l’anémomètre  facile !... Pb : retard du variomètre  nécessité de modifier son assiette dès que la sensation de montée/descente est ressentie et on ajuste plus précisément ensuite sa vitesse avec l’anneau Mc Cready. Erreur fréquente = course au Mac Cready : = trop grande précipitation dans le changement de régime de vol  indications de l’anémomètre et du Mac Cready n’ont « pas le temps » de s’équilibrer. Taux de chute vario a toujours un temps d’avance sur la Vi lue à l’anémomètre et celle-ci reste inférieure à l’indication du Mac Cready… Conséquence : pilote augmente de plus en plus son taux de chute en poussant continuellement sur son manche Conclusion / rappel : on pré-affiche et on stabilise l’assiette correspondant à la Vi souhaitée avec nos repères visuels (horizon + RC) Une fois la Vi stabilisée, on contrôle la correspondance anneau Mac Cready / anémomètre ; on effectue ensuite une correction éventuelle, etc… -5 -6 Vzw (m/s) CNVV – mars 2006

Courbe Mac Cready On obtient le même résultat en décalant l’origine de la tangente… 0’ +3 vitesse de finesse max. pour Vzw = +2 m/s vitesse de finesse max. Vzw = 0 vitesse de finesse max. pour Vzw = -3 m/s +2 Vzw -3 m/s +1 50 100 150 200 Vi (km/h) Vzw +2 m/s -1 -2 0’’ -3 -4 Vz (m/s) CNVV – mars 2006

Courbe Mac Cready Et voilà le travail !… +3 +2 +1 50 100 150 200 Vi Vzw +2 m/s Vzw +1 m/s +1 50 100 150 200 Vi (km/h) -1 -2 Vzw -1 m/s Note éventuelle : mouvement ascendant Ce n’est plus la finesse qui nous intéresse mais l’altitude gagnée en traversant une zone ascendante. On recherche dans ce cas la plus forte pente de trajectoire. Elle correspond à l’angle formé par la tangente à la polaire issue de l’origine et l’horizontale. En volant à la vitesse de taux de chute mini, l’angle Θ sera inférieur, la pente de trajectoire moins forte : le planeur montera mieux (à Vza max.), mais beaucoup moins longtemps ; au final, il montera moins haut. Remarques : technique valable uniquement en ligne droite rentable si les Vza sont fortes gagner qq secondes de transit dans du 5 m/s est intéressant, dans du 1 m/s ça n’apporte pas grand-chose. zones ascendantes = zones turbulentes  inutile (mania) voire dangereux (autorotation) de voler trop lentement -3 Vzw -2 m/s -4 Vzw -3 m/s Vz (m/s) CNVV – mars 2006

Influence du vent exemple d’un vent de face de 65 km/h 50 km/h = 14 m/s 100 km/h = 28 m/s 50 100 150 200 Vi ou Vs (km/h) -1 f≈47 f≈17,5 Vw=65 km/h -2 -3 -4 Objectif : savoir quelle vitesse adopter pour amener le planeur à finesse max au-dessus d’un point sol par vent fort. Vent de face  vitesse sol diminue  polaire décalée vers la gauche Vz (m/s) Sans vent la finesse max est de 47, obtenue pour une vitesse indiquée de 100 km/h Le vent décale la polaire de 65 km/h vers la gauche L’angle de plané a fortement augmenté La finesse max / sol est descendue à 17, obtenue à une vitesse indiquée de 50 + 65 = 115 km/h CNVV – mars 2006

Influence du vent ÉQUIVALENT VENT 50 km/h = 14 m/s 100 km/h = 28 m/s A 50 100 150 équivalent vent Vs 50 0’ 100 150 200 Vi (km/h) -0,8 m/s -1 f≈47 f≈17,5 -2 Vw=65 km/h -3 Vent de face  vitesse sol diminue  origine / axe vertical déplacer vers la polaire Bien distinguer finesse/air et finesse/sol !!! -4 Vz (m/s) La tangente à la polaire recoupe l’axe des Vz en un point A : c’est l’équivalent vent CNVV – mars 2006

Influence du vent VENT ARRIÈRE vitesse air VENT ARRIÈRE vent effectif vitesse sol Le vent effectif arrière augmente la vitesse sol 0’’ 100 50 150 100 200 150 200 Vi ou Vs (km/h) -1 vent arrière -2 vitesse sol Question : peut-on utiliser le même principe pour atteindre un point sol à finesse max. avec du vent arrière ??? Vent arrière  vitesse sol augmente  origine / axe vertical éloignés de la polaire Même tracé : équivalent vent = 0.3 m/s  on devrait caler l’anneau Mac Cready à -0.3  modification de Vi négligeable  dans les transitions vent arrière, on conserve le calage zéro -3 f≈76 -4 la vitesse de finesse max. diminue, Vz (m/s) la finesse sol augmente… CNVV – mars 2006

Influence du vent VENT DE FACE vitesse air VENT DE FACE vent effectif Le vent de face diminue la vitesse sol … vitesse sol vitesse de finesse max. 120 km/h 50 0’ 100 50 150 100 200 150 Vi ou Vs (km/h) -1 -2 vent de face vitesse sol -3 f≈23 la vitesse de finesse max. augmente, -4 la finesse sol diminue fortement … Vz (m/s) CNVV – mars 2006

Tableau des équivalents vent On décalera l’origine de l’anneau Mac Cready vers les varios positifs Équivalent vent f ≤ 35 35 ≤ f ≤ 45 f ≥ 45 0.5 m/s 30 40 50 1 m/s 60 70 2 m/s 80 90 Vent effectif de face ( Km/h ) On ne corrige pas le vent effectif arrière CNVV – mars 2006

Tableau des équivalents vent Exemple Pour un planeur, de finesse 35, subissant un vent de face de 50 km/h, on décalera l’origine de l’anneau Mac Cready d’un équivalent vent de 1 m/s. 85 100 110 160 150 180 130 Équivalent vent f ≤ 35 35 ≤ f ≤ 45 f ≥ 45 0.5 m/s 30 40 50 1 m/s 60 70 2 m/s 80 90 Vent effectif de face ( Km/h ) Résumé du briefing : Vol à finesse max = vol en régime « économique » Sans vent : calage MC = 0 Vent arrière : calage MC = 0 Vent de face : calage MC = équivalent vent Conclusion et introduction au briefing suivant : le vol à finesse max est un régime de vol particulier choisi par le pilote Il en existe d’autres qui permettent de voler plus vite et ainsi de réaliser des circuits… Comparaison conduite économique / conduite sportive Il devra voler à 105 km/h pour garder la meilleure finesse sol. Attention : une correction de 1 m/s au Mac-Cready fait perdre 5 points de finesse . Rappel : On ne corrige pas le vent effectif arrière ... CNVV – mars 2006

Merci de votre attention, bons vols à Saint Auban ! CNVV – mai 2006