utilisation des aÉrofreins objectifs : savoir modifier sa trajectoire à vitesse constante version...
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UTILISATION DES AÉROFREINS
Objectifs :
savoir modifier sa trajectoire à vitesse constante
Version 1Version 1 – juillet 2006
savoir modifier sa vitesse sur une trajectoire constante
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CONNAISSANCES INDISPENSABLES
PRÉ-REQUIS
UTILISATION DES AÉROFREINSUTILISATION DES AÉROFREINS
Bibliographie et référencesBibliographie et référencesRetour au sommaire généralRetour au sommaire général
visualisation de l’aboutissement de la trajectoire ;visualisation de l’aboutissement de la trajectoire ;
relation assiette / trajectoire / vitesse.relation assiette / trajectoire / vitesse.
PRÉ-REQUIS
LES AÉROFREINSLES AÉROFREINS
CONNAISSANCES INDISPENSABLES
MODIFICATION DE TRAJECTOIRE À VITESSE CONSTANTEMODIFICATION DE TRAJECTOIRE À VITESSE CONSTANTE
RAPPELS DE MÉCANIQUE DU VOLRAPPELS DE MÉCANIQUE DU VOL
MODIFICATION DE VITESSE À TRAJECTOIRE CONSTANTEMODIFICATION DE VITESSE À TRAJECTOIRE CONSTANTE
augmentation de la pente de descenteaugmentation de la pente de descente diminution de la pente de descentediminution de la pente de descente
réduction de vitesseréduction de vitesse
augmentation de vitesseaugmentation de vitesse
LES AÉROFREINS
Principes aérodynamiquesPrincipes aérodynamiques
Les aérofreins sont des surfaces mobiles perpendiculaires au vent relatif.
Vent relatif (VR)
Vent relatif (VR)
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
Principes aérodynamiquesPrincipes aérodynamiques
Sortis, les aérofreins perturbent l’écoulement aérodynamique,
Vent relatif Vent relatif (V(VRR))
Vent relatif Vent relatif (V(VRR))
et augmentent notablement le coefficient de traînée CxCx*.
* jusqu’à 8 fois, pleins AF.
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
Effets des aérofreins sur la polaireEffets des aérofreins sur la polaire
Cx
CZ
50%
AF
0% A
F
100%
AF
la polaire du planeur est modifiée ;
CX augmentant avec le braquage des aérofreins,
fmax100%fmax50%
fmax0%
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.
la finesse du planeur est dégradée.
CZ
CXf =
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
RAPPELS DEMÉCANIQUE DU VOL
ÉQUILIBRE DU PLANEURÉQUILIBRE DU PLANEUR
ÉQUATION DE TRAÎNÉEÉQUATION DE TRAÎNÉE
OBJECTIF À ATTEINDREOBJECTIF À ATTEINDRE
Équilibre du planeurÉquilibre du planeur
Le planeur est stabilisé sur une trajectoire de pente .
Vent relatif (VR)
PxPxhorizon
trajectoire
PP
RRAA
RxRx
axe longitudinal
À l’équilibre, on a : RRAA = PP
PxPx = RxRx
PxPx = PP x sin
= constante,car PP et sont des
constantes.
Retenons que : RxRx = PP x sin = constante
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
Équation de traînéeÉquation de traînée
On exprime la traînée par la relation : RxRx =1
2ρ.S.V².CxCx ;
constante
dans laquelle :ρ - masse volumique de l’air
S - surface alaire du planeursont des constantes.
On peut donc simplifier et écrire : RxRx = K .V².CxCx
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
ConclusionConclusion
RxRx = PP x sin = constante.
Nous venons de voir que
L’équilibre du planeur ne dépend que du couple (V ; CxCx).
RxRx = K .V².CxCx ;
et qu’à l’équilibre :
On a donc : RxRx = K .V².CxCx = constante.
Conclusion :
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
Objectif à atteindreObjectif à atteindre
L’équilibre du planeur ne dépend que du couple (V ; CxCx)… or
nous savons faire varier Vleçon sur la relation assiette / trajectoire / vitesse
on a vu que les aérofreins permettent de faire varier CxCx.
Nous allons apprendre à utiliser
modifier la trajectoire du planeur à vitesse constante,
modifier la vitesse du planeur sur une trajectoire constante.
conjointementle manche et les aérofreins pour :
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
VARIATIONS DE TRAJECTOIRE À VITESSE CONSTANTE
AUGMENTATION DE LA PENTE DE DESCENTEAUGMENTATION DE LA PENTE DE DESCENTE
DIMINUTION DE LA PENTE DE DESCENTEDIMINUTION DE LA PENTE DE DESCENTE
POSONS LE PROBLÈME…POSONS LE PROBLÈME…
Équation de traînéeÉquation de traînée
À l’équilibre, on a :
horizon
trajectoire
PP
RRAA
PPxx
RRxxRxRx = = PP x sin
1
2ρ.S.V².CxCx =
PxPx
Où : ρ - masse volumique de l’air= constante
S - surface alaire du planeur= constante
PP - poids du planeur= constante
CxCx - coefficient de traînéeon a vu que le braquage des aérofreins modifie le CCxx
- pente de trajectoireon sait faire varier notre pente de trajectoire
constante cste
AF
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
Modification de trajectoire à vitesse constanteModification de trajectoire à vitesse constante
Équation de traînée à l’équilibre : RxRx = = PP x sin
1
2ρ.S.V².CxCx =
PxPx
On veut maintenir la vitesse constante.
constante cste
AFconstante
En modifiant le braquage des aérofreins, on modifie le CxCx…… 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 2006CNVV – janvier 2006
11
horizon
trajectoire
PP
PPxx11
RRxx11
Augmentation de la pente de trajectoireAugmentation de la pente de trajectoire
RxRx11 = K x CxCx11
PxPx11 = PP x sin
11
Le planeur est stabilisé sur une trajectoire de pente 11.
On a : constante
RxRx11 =1
2ρ.S.V².CxCx11 =
PxPx11
il y a équilibre.= PP x sin 1 1 ;
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
Augmentation de la pente de trajectoireAugmentation de la pente de trajectoire
RxRx22 = K x CxCx22
PxPx11 = PP x sin
11
Si on augmente le braquage des aérofreins,
On a : constante
RxRx22 = .CxCx22 PxPx11l’équilibre est rompu.= PP x sin 1 1 ;
CxCx donc Rx Rx augmentent.
11
horizon
trajectoire
PP
PPxx11
RRxx11
RRxx22
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
Augmentation de la pente de trajectoireAugmentation de la pente de trajectoire
RxRx22 = K x CxCx22
PxPx22 = PP x sin 22
Pour rétablir l’équilibre, il faut augmenter la valeur de PxPx1 1 ,
Sur cette nouvelle pente de trajectoire, on a :
constante
RxRx22 = .CxCx22 = PxPx22
l’équilibre est retrouvé.= PP x sin 2 2 ;
horizon
PP
donc augmenter la pente de trajectoire .
22
RRxx22
trajectoire
11
PPxx11
PP
RRxx22
PPxx22
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
Résumons-nous…Résumons-nous…
CNVV – mars 2008CNVV – mars 2008
AUGMENTATION DE LA PENTE DE TRAJECTOIREAUGMENTATION DE LA PENTE DE TRAJECTOIRE
RxRx11
=K x CxCx11
PxPx11
=PP x sin 11
RxRx22
=K x CxCx22
PxPx11
=PP x sin
11 RxRx22
=K x CxCx22
PxPx22
=PP x sin
22
Le planeur est stabilisé surune trajectoire de pente 11 ;
il y a équilibre.
On augmente lebraquage des aérofreins,
l’équilibre est rompu.
CxCx donc Rx Rx augmentent ;
Pour rétablir l’équilibre,on augmente ,
l’équilibre est retrouvé.
trajectoire
PP
PPxx11
RRxx11
22
PP
PPxx11
RRxx22
11
PP
RRxx22
PPxx22
horizon
trajectoire
Diminution de la pente de trajectoireDiminution de la pente de trajectoire
RxRx11 = K x CxCx11
PxPx11 = PP x sin
11
11
PP
PPxx11
RRxx11
Le planeur est stabilisé sur une trajectoire de pente 11.
On a : constante
RxRx11 =1
2ρ.S.V².CxCx11 =
PxPx11
il y a équilibre.= PP x sin 1 1 ;
11
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
Diminution de la pente de trajectoireDiminution de la pente de trajectoire
RxRx22 = K x CxCx22 PxPx11 = PP x sin
11
Si on diminue le braquage des aérofreins,
On a : constante
RxRx22 = .CxCx22 PxPx11 l’équilibre est rompu.= PP x sin 1 1 ;
CxCx donc Rx Rx diminuent.
horizon
trajectoire
11
PP
PPxx11
RRxx11
11
RRxx22
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
Diminution de la pente de trajectoireDiminution de la pente de trajectoire
RxRx22 = K x CxCx22
PxPx22 = PP x sin 22
Pour rétablir l’équilibre, il faut diminuer la valeur de PxPx1 1 ,
Sur cette nouvelle pente de trajectoire, on a :
constante
RxRx22 = .CxCx22 = PxPx22
l’équilibre est retrouvé.= PP x sin 2 2 ;
donc diminuer la pente de trajectoire .
horizon
PP
trajectoire
11
PPxx11
11
RRxx22
22
trajectoire
PPxx22
RRxx22
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
Résumons-nous…Résumons-nous…DIMINUTION DE LA PENTE DE TRAJECTOIREDIMINUTION DE LA PENTE DE TRAJECTOIRE
trajectoire
PP
PPxx22
RRxx22
11
22
PP
RRxx11
PPxx11
PP
RRxx22
PPxx11
Le planeur est stabilisé surune trajectoire de pente 11 ;
On diminue lebraquage des aérofreins,
Pour rétablir l’équilibre,on diminue ,
CxCx donc Rx Rx diminuent ;
RxRx11
=K x CxCx11
PxPx11
=PP x sin 11
il y a équilibre.
RxRx22
=K x CxCx22
PxPx11
=PP x sin
11
l’équilibre est rompu. RxRx22
=K x CxCx22
PxPx22
=PP x sin
22
l’équilibre est retrouvé.CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
Ce qu’il faut retenirCe qu’il faut retenir
À chaque Vi du planeur sont associées 2 limites :
la pente minicorrespondant à 0% d’aérofreins ;
la pente maxicorrespondant à 100% d’aérofreins.
Pente maxi à Vi = 90 km/h
Pente mini à Vi = 90 km/h
0% AF
100% AFVi = 90 km/h
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
Ce qu’il faut retenirCe qu’il faut retenir
À chaque Vi du planeur sont associées 2 limites :
la pente minicorrespondant à 0% d’aérofreins ;
la pente maxicorrespondant à 100% d’aérofreins.
Pente maxi à Vi = 110 km/h
0% AF
100% AF
Pente mini à Vi = 110 km/h
Vi = 110 km/h
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
Ce qu’il faut retenirCe qu’il faut retenir
À chaque Vi du planeur sont associées 2 limites :
la pente minicorrespondant à 0% d’aérofreins ;
la pente maxicorrespondant à 100% d’aérofreins.
Pente maxi à Vi = 130 km
/h
0% AF
100% AF
Pente mini à Vi = 130 km/h
Vi = 130 km/h
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
Ce qu’il faut retenirCe qu’il faut retenir
À chaque Vi du planeur sont associées 2 limites :
la pente minicorrespondant à 0% d’aérofreins ;
la pente maxicorrespondant à 100% d’aérofreins.
Pente maxi à Vi = 150 km
/h
0% AF
100% AF
Pente mini à Vi = 150 km/h
Vi = 150 km/h
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
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
d’assiette.C’est la notion d’actions conjointes.
A100%
100% AF
A80%
80% AF
60% AF
A60%
40% AF
A40%
20% AF
A20%
0% AFA0%
AUGMENTATION DE LA PENTE DE TRAJECTOIREAUGMENTATION DE LA PENTE DE TRAJECTOIRE
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
Pente maxi à Vi = 110 km/h
Pente mini à Vi = 110 km/h
A100%
100% AF
A80%
80% AF
60% AFA60%
40% AFA40%
20% AFA20%
0% AF A0%
DIMINUTION DE LA PENTE DE TRAJECTOIREDIMINUTION DE LA PENTE DE TRAJECTOIRE
on assortit à chaque braquage des aérofreins, une variation
d’assiette.
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
VARIATIONS DE VITESSE À TRAJECTOIRE CONSTANTE
RÉDUCTION DE VITESSERÉDUCTION DE VITESSE
AUGMENTATION DE VITESSEAUGMENTATION DE VITESSE
POSONS LE PROBLÈME…POSONS LE PROBLÈME…
Modification de vitesse à trajectoire constanteModification de vitesse à trajectoire constante
Équation de traînée à l’équilibre : RxRx = = PP x sin
1
2ρ.S.V².CxCx =
PxPx
On veut maintenir la pente de trajectoire constante.
constante cste
AF constante
En modifiant le braquage des aérofreins, on modifie le CxCx…… 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 2006CNVV – janvier 2006
PPxxhorizon
trajectoire
Réduction de vitesseRéduction de vitesse
RxRx11 = K x CxCx11
PxPx = PP x sin
PP
RRxx11
Le planeur est stabilisé,
On a : constante
RxRx11 = .CxCx11 = PxPx
il y a équilibre.
= PP x sin ;
aa11
La vitesse est constante.
sur une trajectoire de pente .
avec une incidence aa11,
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
PPxxhorizon
trajectoire
Réduction de vitesseRéduction de vitesse
PP
RRxx11
aa11
Si on augmente le braquage des aérofreins,CxCx donc Rx Rx augmentent.
RRxx22
RxRx22 = K x CxCx22
PxPx = PP x sin
On a : constante
RxRx22 = .CxCx22 PxPx
l’équilibre est rompu au profit de la traînée :
= PP x sin ;
la vitesse diminue…
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
Réduction de vitesseRéduction de vitesse
horizon
trajectoire
PP
aa11
Pendant ce temps,
Il y a rupture de l’équilibre dans le plan vertical :
comme la vitesse diminue,
RRAA
RRA A diminue également.
La trajectoire tend à s’incurver vers le bas ; à augmenter.
PPRRAA
dans le plan vertical…
PPxx
RRxx22
’’
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
Réduction de vitesseRéduction de vitesse
horizon
trajectoire
PP
aa11
Pour maintenir constante,
RRAA
Pour cela, on augmente l’incidence, en affichant une assiette plus cabrée.
’’
il faut rétablir l’équilibre dans le plan vertical.
aa22
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
La vitesse est stabilisée à une valeur inférieure.
Réduction de vitesseRéduction de vitesseRRAA
horizon
trajectoire
PP
On a, à nouveau, RRA A = PP.
L’équilibre est retrouvé. PP RRAA
aa22
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
Résumons-nous…Résumons-nous…RÉDUCTION DE VITESSE À TRAJECTOIRE CONSTANTERÉDUCTION DE VITESSE À TRAJECTOIRE CONSTANTE
Le planeur est stabilisé surune trajectoire de pente ,
On augmentent lebraquage des aérofreins,
on augmente l’incidence,en affichant une assiette plus cabrée,
pour rétablir l’équilibre.
RxRx11PxPx
l’équilibre est rompu auprofit de la traînée :
la vitesse est constante.
avec une incidence aa11.
il y a équilibre :
la vitesse diminue,
CxCx donc Rx Rx augmentent ;
aa22
PP
RRAA
aa11
PP
RRxx11
PPxx
RRxx22
RRAA
PP
aa11
RRA A diminue également ;
la trajectoire tendà s’incurver vers le bas.
Pour maintenir constante,
La vitesse se stabiliseà une valeur inférieure.
RxRx11
PxPx
donc…
PP
PPxx
aa11
RRxx11
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
PPxxaa11
horizon
trajectoire
Augmentation de vitesseAugmentation de vitesse
RxRx11 = K x CxCx11
PxPx = PP x sin
PP
RRxx11
Le planeur est stabilisé,
On a : constante
RxRx11 = .CxCx11 = PxPx
il y a équilibre.
= PP x sin ;
La vitesse est constante.
sur une trajectoire de pente .
avec une incidence aa11,
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
PPxxaa11
horizon
trajectoire
Augmentation de vitesseAugmentation de vitesse
PP
RRxx11
Si on diminue le braquage des aérofreins,CxCx donc Rx Rx diminuent.
RRxx22
RxRx22 = K x CxCx22
PxPx = PP x sin
On a : constante
RxRx22 = .CxCx22 PxPx
l’équilibre est rompu au profit du poids :
= PP x sin ;
la vitesse augmente…
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
Augmentation de vitesseAugmentation de vitesse
trajectoire
PP
Pendant ce temps,
Il y a rupture de l’équilibre dans le plan vertical :
comme la vitesse augmente,
RRAA
RRA A augmente également.
La trajectoire tend à s’incurver vers le haut ; à diminuer.
PPRRAA
dans le plan vertical…
aa11
horizon
PPxx
RRxx22
’’
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
Augmentation de vitesseAugmentation de vitesse
trajectoire
PP
aa22
Pour maintenir constante,
Pour cela, on diminue l’incidence, en affichant une assiette plus piquée.
il faut rétablir l’équilibre dans le plan vertical.
aa11
horizon
’’
RRAA
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
aa22
La vitesse est stabilisée à une valeur supérieure.
Augmentation de vitesseAugmentation de vitesseRRAA
horizon
trajectoire
PP
On a, à nouveau, RRA A = PP.
L’équilibre est retrouvé. PP RRAA
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
aa11
aa11
Résumons-nous…Résumons-nous…AUGMENTATION DE VITESSE À TRAJECTOIRE CONSTANTEAUGMENTATION DE VITESSE À TRAJECTOIRE CONSTANTE
Le planeur est stabilisé surune trajectoire de pente ,
On diminue lebraquage des aérofreins,
on diminue l’incidence,en affichant une assiette plus piquée,
pour rétablir l’équilibre.
RxRx11PxPx
l’équilibre est rompu auprofit du poids :
la vitesse est constante.
avec une incidence aa11.
il y a équilibre :
la vitesse augmente,
CxCx donc Rx Rx diminuent ;
PP
RRAA
PP
RRxx11
PPxx
RRxx22RRAA
PPRRA A augmente également ;
la trajectoire tendà s’incurver vers le haut.
Pour maintenir constante,
La vitesse se stabiliseà une valeur supérieure.
RxRx11
PxPx
donc…
PP
RRxx11
aa11
aa22
PPxx
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
Ce qu’il faut retenirCe qu’il faut retenir
À une pente de trajectoire donnée sont associées 2 limites :
une vitesse minimumcorrespondant à 100% d’aérofreins ;
une vitesse maximumcorrespondant à 0% d’aérofreins. *
vitesse min.
vitesse max.100% AF
* dans les limites du domaine de vol du planeur (Vs, VNE).
aa100%100%
0% AF
aa0%0%
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
AUGMENTATION DE VITESSEAUGMENTATION DE VITESSEÀ TRAJECTOIRE CONSTANTEÀ TRAJECTOIRE CONSTANTE
vitesse max.
vitesse min.
100% AFaa100%100%
0% AF
aa0%0%
80% AFaa80%80%
60% AFaa60%60%
40% AFaa40%40%
20% AFaa20%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 d’assiette.
C’est encore la notion d’actions conjointes.
Entre ces 2 limites,
DIMINUTION DE VITESSEDIMINUTION DE VITESSEÀ TRAJECTOIRE CONSTANTEÀ TRAJECTOIRE CONSTANTE
vitesse max.
vitesse min.
100% AFaa100%100%
0% AF
aa0%0%
80% AFaa80%80%
60% AFaa60%60%
40% AFaa40%40%
20% AFaa20%20%
CNVV – janvier 2006CNVV – janvier 2006
BIBLIOGRAPHIE et RÉFÉRENCES
Guide de l’instructeur vol à voileGuide de l’instructeur vol à voileUtilisation des AF p°65 à 68
Manuel du pilote vol à voileManuel du pilote vol à voileLes aérofreins – Phase 3 / p°61
Mécanique du vol des planeursMécanique du vol des planeursUtilisation des aérofreins – chapitre IX / p°55 à 58
Pente d’approche sans vent – Phase 3 / p°63