comportement d'une aile en thermique

[piwaille]

 

ça fait quelques fois qu'il y a une question une série de question qui me turlupine ...
voilà quand une aile entre dans un thermique elle peut avoir deux comportements selon le réglage de l'aile
* soit elle cabre
* soit elle plonge ("tire devant")

déjà première question : qu'est-ce qui fait que l'aile a tel ou tel comportement (comment le metteur au point choisi une option plutôt que l'autre)

deuxième question quels sont les avantages/inconvénients de chacun des choix. Pour ma part j'imagine que l'aile qui cabre va perdre de la vitesse sur trajectoire du coup ça va permettre de thermiquer plus facilement au détriment d'un marsouinage supplémentaire en transition. Au contraire l'aile qui plonge aura une trajectoire plus tendu dans une aérologie mouvementée (moins balloté)... mais nécessite un poil plus d'actions pour enrouler (ceci dit comme l'aile prend plus de vitesse, l'action commande est lus efficace )

troisième question (oui, j'ai volé plus d'une heure hier ... donc le temps de cogiter et me poser des questions fondamentales pour le vol). Est-ce que c'est compliqué de faire une aile qui tourne toute seule en thermique ? J'imagine que partant de la 2e catégorie d'aile (celles qui plongent dans le thermique) comme elle plonge, y a plus qu'à la laisser enrouler toute seule non ?

[Ecclésiaste74]

Je peux pas répondre a toutes tes questions car je sais pas.
Par contre, il est vrai que je me suis et je me pose encore les mêmes questions que toi, enfin les deux premières.
Le fait qu'une aile morde ou plonge, ca ne peut pas dépendre de son calage, de la position du pilote par rapport au BA ?

Pour que l'aile tourne toute seule, il faudrait que l'engin travaille sur une demi aile, sans que le pilote ne contre ou force a la sellette ou la commande. Amhà , c'est bien dans cette situation, mais en cas de vrac ou dans du bouillon, ça ferait quoi?

[Tibo]

Retournes pas voler, tu vas te faire une fracture du cerveau...

J'avoue ne mettre jamais posé ces questions, mais les réponses m'intéressent.

[touz]

Petite analyse rapide et incomplète :

Pour simplifier, dans un premier temps, disons que tu ne rentre pas dans un thermique, mais que l'air dans lequel tu es s’accélère vers le haut.
A l'instant ou l'air s'accélère :

• Ta "force d'inertie" (qui tend à d'opposer au mouvement) va s'ajouter au poids. Ta charge alaire augmente, donc ton aile accélère et donc te dépasse ! C'est le cas de toute nos l'aile (en condition de vol normal)
• Ton incidence augmente. Sur un profil stable, plus l'incidence est grande plus le moment ("force tournante") résultant de l'écoulement  tend a diminuer l'incidence. Donc l'incidence diminue (ton aile te dépasse). A priori je pense que toutes nos aile on des profiles stables (bien que grâce au rappel pendulaire il puisse être possible d'avoir un profil instable)
• Le point ci dessus est une analyse quasi-statique. Valable si l'accélération est faible par rapport au temps d'établissement de l'écoulement autour du profil (1). Si ce n'est pas le cas, ça devient compliqué : L'augmentation d'incidence va entraîner le décrochement d'un tourbillon quand le tourbillon sera parti on sera dans le cas précédant. Mais pendant le phase transitoire la trainée induite sera très forte d'ou ralentissement de la voile : la voile passe derrière.

(1) On peu estimer que le temps d'établissement de l'écoulement autour du profil est proportionnel au temps que met une "particule d'air" pour aller du bord d'attaque au bord de fuite. Donc les guns qui volent à 60 km/h avec une cord de 1m  seront beaucoup moins influencé par les phénomène transitoire que la voile école qui vole à 30 km/h avec une corde de 1,80m.


En plus de tous ça il faudrait considérer que dans la vrai vie (généralement) on rentre dans un thermique existant au lieu d'être dans un thermique naissant.
Les thermique sont généralement pas droit + le volume de la bulle augmente + sous le vent ou au vent du thermique c'est pas pareil + ... + .. +

[Kriko]

Pour simplifier, dans un premier temps, disons que tu ne rentre pas dans un thermique, mais que l'air dans lequel tu es s’accélère vers le haut.
A l'instant ou l'air s'accélère :

• Ta "force d'inertie" (qui tend à d'opposer au mouvement) va s'ajouter au poids. Ta charge alaire augmente, donc ton aile accélère et donc te dépasse ! C'est le cas de toute nos l'aile (en condition de vol normal)
• Ton incidence augmente. Sur un profil stable, plus l'incidence est grande plus le moment ("force tournante") résultant de l'écoulement  tend a diminuer l'incidence. Donc l'incidence diminue (ton aile te dépasse). A priori je pense que toutes nos aile on des profiles stables (bien que grâce au rappel pendulaire il puisse être possible d'avoir un profil instable)
• Le point ci dessus est une analyse quasi-statique. Valable si l'accélération est faible par rapport au temps d'établissement de l'écoulement autour du profil (1). Si ce n'est pas le cas, ça devient compliqué : L'augmentation d'incidence va entraîner le décrochement d'un tourbillon quand le tourbillon sera parti on sera dans le cas précédant. Mais pendant le phase transitoire la trainée induite sera très forte d'ou ralentissement de la voile : la voile passe derrière.

(1) On peu estimer que le temps d'établissement de l'écoulement autour du profil est proportionnel au temps que met une "particule d'air" pour aller du bord d'attaque au bord de fuite. Donc les guns qui volent à 60 km/h avec une cord de 1m  seront beaucoup moins influencé par les phénomène transitoire que la voile école qui vole à 30 km/h avec une corde de 1,80m.


En plus de tous ça il faudrait considérer que dans la vrai vie (généralement) on rentre dans un thermique existant au lieu d'être dans un thermique naissant.
Les thermique sont généralement pas droit + le volume de la bulle augmente + sous le vent ou au vent du thermique c'est pas pareil + ... + .. +

Alors oui, mais non.
-Le phénomène de rafale ascendante donneun effet cabreur à la voile, car elle augmente l'incidence. l'accélération due à l'augmentation transitoire de la charge alaire est négligeable. Par contre, il semble que certains concepteurs se soient arrangés pour que le centre de poussée de l'aile recule dans cette situation, donc sur ce type d'aile après une légère ressource transitoire l'aile "plonge" dans le thermique.
-Les profils de nos ailes sont instables ("dièdres" dans le mauvais sens), c'est l'effet pendulaire qui stabilise l'ensemble.

[Kriko]

Est-ce que c'est compliqué de faire une aile qui tourne toute seule en thermique ? J'imagine que partant de la 2e catégorie d'aile (celles qui plongent dans le thermique) comme elle plonge, y a plus qu'à la laisser enrouler toute seule non ?

Je ne sais pas si c'est compliqué à faire, mais est-ce souhaitable? Une aile qui "enroule toute seule", c'est aussi une aile qui a du mal à voler droit, qui est extrêmement sensible en roulis et/ou lacet... donc v'là la gueule des transitions!

[BenHoit]

Je ne sais pas si c'est compliqué à faire, mais est-ce souhaitable? Une aile qui "enroule toute seule", c'est aussi une aile qui a du mal à voler droit, qui est extrêmement sensible en roulis et/ou lacet... donc v'là la gueule des transitions!

ça existe ça non ? ça s'appelle la rush 2 

[David Blues]

Je ne sais pas si c'est compliqué à faire, mais est-ce souhaitable? Une aile qui "enroule toute seule", c'est aussi une aile qui a du mal à voler droit, qui est extrêmement sensible en roulis et/ou lacet... donc v'là la gueule des transitions!

ça existe ça non ? ça s'appelle la rush 2 

 

 

[touz]

Alors oui, mais non.
-Le phénomène de rafale ascendante donneun effet cabreur à la voile, car elle augmente l'incidence.

Tu confondrais pas assiette et incidence ?

l'accélération due à l'augmentation transitoire de la charge alaire est négligeable.

Peut être je dois avoué que j'ai pas vraiment creuser le truc.
Disons qu'on passe de -1 à 2m/s en 3s. ça fait une acceleration de 1m/ss, pour une charge de 100kg ça fait une force de 100N comparé à 1000N de gravité c'est vrai que qu'on pourrait l'oublier.

-Les profils de nos ailes sont instables ("dièdres" dans le mauvais sens), c'est l'effet pendulaire qui stabilise l'ensemble.

Tu parles de roulis là ! Je parle du profil au sens aérodynamique genre  

Par contre, il semble que certains concepteurs se soient arrangés pour que le centre de poussée de l'aile recule dans cette situation, donc sur ce type d'aile après une légère ressource transitoire l'aile "plonge" dans le thermique.

Ça c'est la stabilité du profil !


Je suis pas fondamentalement calé en aérodynamisme donc je peux aussi me tromper

[Kriko]

Alors oui, mais non.
-Le phénomène de rafale ascendante donneun effet cabreur à la voile, car elle augmente l'incidence.

Tu confondrais pas assiette et incidence ?

l'accélération due à l'augmentation transitoire de la charge alaire est négligeable.

Peut être je dois avoué que j'ai pas vraiment creuser le truc.
Disons qu'on passe de -1 à 2m/s en 3s. ça fait une acceleration de 1m/ss, pour une charge de 100kg ça fait une force de 100N comparé à 1000N de gravité c'est vrai que qu'on pourrait l'oublier.

-Les profils de nos ailes sont instables ("dièdres" dans le mauvais sens), c'est l'effet pendulaire qui stabilise l'ensemble.

Tu parles de roulis là ! Je parle du profil au sens aérodynamique genre  

Par contre, il semble que certains concepteurs se soient arrangés pour que le centre de poussée de l'aile recule dans cette situation, donc sur ce type d'aile après une légère ressource transitoire l'aile "plonge" dans le thermique.

Ça c'est la stabilité du profil !


Je suis pas fondamentalement calé en aérodynamisme donc je peux aussi me tromper

ok, je comprends mieux ce que tu veux dire.
Cela dit:
-je parle bien d'incidence, qui est l'angle avec la vitesse air. En cas de rafale ascendante, il y a modification de l'angle de la vitesse air, donc de l'incidence.

-concernant la stabilité, nous avons apparemment (d'après entre autre Christophe waller) des profils instables en tangage aussi (stabilisés donc par l'effet pendulaire), sauf dans le cas des profils "reflex", plutôt utilisés en paravroum. Mais pareil, c'est le genre de truc que je ne suis pas allé vérifier... donc à prendre avec précautions.

[Parapente Samoens]

Oula, ça confond allégrement autours et alentours dans le quartier ! 

Allez, je met mes lunettes de prof et on recadre 

Le comportement d'une aile en entrée de thermique (phase transitoire) est principalement conditionné par le centrage du profil (position du centre de poussé).

Le concepteur en sélectionnant un profil va placer le centre de poussé plus ou moins en avant sur l'aile. Avec un centrage "arrière", l'aile a tendance à cabrer en entrée de thermique, avec un centrage "avant", l'aile tire vers l'avant. 

Mais le centrage a aussi une influence sur tout le comportement de la voile.

Une aile centrée arrière :

- Tourne bien mieux sur l'axe de lacet car le centre de poussé est plus proche du centre de trainée (effet girouette moins présent).

- Est moins stable en tanguage, elle "salue" à chaque turbulence. Moins puissante, elle perd son énergie dans ces ondulations (marsouinages).

- Est plus confortable en turbulence car les abatées sont moins brutales et plus facile à contrôler.

On voit bien que le centrage est un compromis délicat et primordial pour le comportement d'une voile. On voit de moins en moins de choix "extrêmes" dans les ailes actuelles pour donner des exemples parlant je choisirais donc des voiles un peu datées.  Dans les ailes centrées arrières (sigma 4, Aspen 1) des petits vélos peu puissants, et pour les centrées avant ( les ailes perfos actuelles ) des guns puissants qui ralentissent peu en turbulence et qui tournent relativement mal sur le lacet.

[piwaille]

  merci patrick (et  au passage)
ça illustre complètement la magic3 et la RSF 


et pour une aile qui tourne toute seule en thermique ? faut(faudrait) quoi (hormis un pilote faignant mais qui l'assume )

[blabair]

Ca devient vraiment technique le parapente!!!
Pour moi, quand ça monte, Je commande à ma voile de tourner et pis c'est tout

[Parapente Samoens]

Ca devient vraiment technique le parapente!!!

d'un autre coté, tu t'en moques, c'est le boulot des concepteurs, pas le notre !

Pour moi, quand ça monte, Je commande à ma voile de tourner et pis c'est tout

Parfait, tu as tout compris ! 

[.:Niko:.]

voilà quand une aile entre dans un thermique elle peut avoir deux comportements selon le réglage de l'aile
* soit elle cabre
* soit elle plonge ("tire devant")

C'est rigolo, j'ai eu cette discussion il y a une semaine à lumbin, ... Depuis je me demande si j'ai eu la bonne réponse, ...

Tout d'abord, une meme voile peut avoir les 2 comportements : tanto "cabrer", tantot "piquer", ... Il ne s'agit donc pas uniquement d'un réglage constructeur (meme si la position du centre de poussée va déterminer quel comportement sera le plus souvent observé dans une aérologie "cible")...

Pour moi, lors d'une entrée en thermique, (passage d'une masse d'air stable à une masse d'air montante), il y a clairement une augmentation de l'angle d'incidence (le cas de la turbulence en périphérie générant un cisaillement ne rentre pas dans le cadre de la réflexion), ...

Du coup, il y aurait 2 possibilités:
Soit cette augmentation brutale + le calage de l'aile = angle d'incidence "acceptable" pour la voile qui va "piquer" pour retrouver un angle d'incidence correspondant à son équilibre (même effet que le gradient);

Soit le déséquilibre est trop important, et l'angle résultant est tel que la voile s'arrête (proximité des grands angles).

A cela il faut ajouter une notion de vitesse qui doit influer: à incidence identique, je pense (et je n'arrive pas à l'expliquer) qu'une voile volant vite va "piquer" alors qu'une voile plus lente va "cabrer", ...

donc, l'effet "piqueur" ou "cabreur" dépendrait donc du thermique rencontré et de la vitesse d'entrée, ... (et pas seulement du type de voile ou du calage constructeur), ...

Je suis preneur des corrections des précisions

[Benoit 2R]

Des éléments de réponse ici

[piwaille]

Des éléments de réponse ici

mouaip ..de belles explications
... y a juste une définition-affirmation

Pour tout profil d'aile, il existe un point de centrage où le moment de rotation autour de ce point
ne varie pas avec l'incidence. Ce point est à 1/4 (25%) de la corde du profil. On l'appelle foyer du
profil, ou de l'aile.

pourquoi ?

[Tibo]

Je suis intéressé par cette notion théorique de 25% de la corde que l'on retrouve souvent mais pour laquelle je n'ai pas trouvé d'explication ou alors je suis trop niais pour les comprendre peut-être?

[Benoit 2R]

Où vous avez lu que le foyer était à 25% de la corde ?

[noutiz]

A cela il faut ajouter une notion de vitesse qui doit influer: à incidence identique, je pense (et je n'arrive pas à l'expliquer) qu'une voile volant vite va "piquer" alors qu'une voile plus lente va "cabrer", ...

je tente une explication : les profils stables ont le bord de fuite qui remonte, et auraient tendance à piquer dans le thermique. En ralentissant, donc en tirant sur les freins, on descend le bord de fuite et on supprime l'effet autostable du profil, et l'aile cabre en rentrant dans le thermique.

j'ai bon?

[Limonade67]

Pour moi, toutes les ailes cabrent en entrée de thermique, puis abattent pour le retour pendulaire.
Par contre je suis d accord, en fonction du réglage de l'aile elle va cabrer plus ou moins puis abattre plus ou moins.
Celles qui cabrent modérément (amorties) n'abattent pas forcement modérément et vis versa. (amortissement à cabre et amortissement à piquer).
O Caldéra avait fait un article en trois parties dans vol libre magazine, ou il expliquait les répercussions du positionnent du foyer, par rapport au centre de poussée et au centre de gravité.
Je suis incapable de re expliquer pourquoi, même si j'ai relu l’article à trois reprises.
Il donnait des exemples extrêmes, d'ailes hyper amorties, et d'autre hyper "vivantes". A l'époque, j'avais une Dune et clairement elle était dans la seconde catégorie.

A cause du cosinus de l'angle d'abatée et de cabré, la voile perdait autant en perf.

[.:Niko:.]

ce à quoi je rajoute : ca dépend du thermique :p