La malédiction des petits poids (le retour)

[Lassalle]

Je ne connais pas les raisons scientifiques du phénomène, mais celui-ci est bien connu : les voiles (en particulier celles utilisées en compétition) de grande taille ont de meilleures performances que les plus petites, à charge alaire équivalente.

C'est le cas par exemple pour les compétitrices de haut niveau lors des compétitions internationales.
Notre championne du monde et détentrice de multiples records du monde Seiko Fukuoka est petite, frêle et menue.
Je sais qu'elle emporte, lors des compétitions, un lest de plus se 10 kg (12 kg je crois ?) de façon à pouvoir voler avec une taille de voile plus grande que celle qui lui conviendrait si elle ne prenait pas de lest (je crois qu'elle vole en Enzo3).
Et d'autres compétitrices font la même chose.

Le phénomène existe donc bel et bien et je lis avec intérêt les messages qui essayent de l'expliquer car je ne connais rien à l'écoulement des fluides.

A+ Marc

[Panoramix]

Est ce que un biplace vol mieux?
Un compétition les petits poids se leste pour voler avec une voile en proportion 1, jamais vu avec 100kg de leste pour une 50m.

[Lassalle]

Est ce que un biplace vole mieux?
En compétition les petits poids se lestent pour voler avec une voile en proportion 1, jamais vu avec 100 kg de lest pour une 50 m².

Il y a quelques années un pilote (suisse je crois), bien qu'ayant le poids habituel d'un homme plutôt costaud, se lestait quand même en compétition avec plus de 10 kg de façon à pouvoir voler avec une aile très grande (34 m² je crois ?) et cela étonnait alors tout le monde.
Je ne pense pas que les compétiteurs hommes procèdent ainsi actuellement (?).

Marc

[Colombo]

Est ce que un biplace vol mieux?

En théorie oui car les passagers sont l'un derrière l'autre, ce qui change peu le Sxc alors que la portance double.

[Chris224]

La trainée de forme augmente proportionnellement moins que la portance avec la taille

Ce que tu dis est un constat, pas une explication. C'est bien là le cœur de ma question: saurais-tu expliquer pourquoi la trainée de forme (uniquement de l'aile) augmente proportionnellement moins que la portance avec la taille de l'aile ?

Je serais bien tenté de te dire que dans le domaine de la physique des fluides (de la physique tout court ?), il n'y pas d'explication, juste des constats, mais je vais me faire taper dessus par les physiciens

Je n'ai malheureusement pas de doc de référence à te fournir. D'après ce que j'ai compris de la trainée de forme, celle de l'aile est fonction de la surface apparente du bord d'attaque.
L'épaisseur du bord d'attaque étant identique pour toutes les tailles, la trainée de forme de l'aile est uniquement fonction de l'envergure de l'aile. Or la portance est proportionnelle à la surface de l'aile, qui augmente plus vite que l'envergure.

Tu n'as pas répondu à ma remarque : que connaissons nous comme comparaison de voiles à des tailles différentes mais à charge alaire identique (en dehors des guns) ?
Il est fort possible que dans ce phénomène (vitesse qui augmente avec la taille), le facteur le plus important soit l'augmentation de la charge alaire moyenne avec la taille, hors ailes pointues de compète.

@Marc : le 1er pb de Seiko c'est que la plus petite taille de l'Enzo 3 (XXS) commence à 80 kg de PTV.
Qq'un sait quelle est la taille de sa voile ?

[sebjn]

Il me semblait que c'était une histoire de perte de portance en bout d'aile, je m'explique:
En bout d'aile, la portance est moins bonne car de l'air passe de l'intrado, en surpression, vers l'extrado en dépression sur les côté des stabilos car il n'y a plus de séparation... je ne sais pas si je suis clair
Donc, si l'on considère que la portance est moins bonne en bout d'aile, disons sur un mètre (c'est un exemple, j'ai aucune mesure précise) sur une aile avec le même profil, une taille plus grande aura une meilleure portance car la zone centrale, la plus efficace est plus grande et la perte des bouts d'aile a proportionnellement moins d'impact sur la portance totale.
Bon, pas sûr de tout çà...

[Colombo]

La trainée de forme augmente proportionnellement moins que la portance avec la taille

Non, elles augmentent similairements (hors effets de Reynolds et de couche limite)

L'épaisseur du bord d'attaque étant identique pour toutes les tailles, la trainée de forme de l'aile est uniquement fonction de l'envergure de l'aile.

Si on fait une homothétie, on conserve épaisseur relative du profil, mais en absolu c'est plus fin. Si ce n'est pas la cas, on ne compare plus 2 voiles identiques.

Or la portance est proportionnelle à la surface de l'aile, qui augmente plus vite que l'envergure.

Idem, si on fait une homothétie, on conserve l'allongement et donc la part de trainée induite.

[Colombo]

Il me semblait que c'était une histoire de perte de portance en bout d'aile, je m'explique:
En bout d'aile, la portance est moins bonne car de l'air passe de l'intrado, en surpression, vers l'extrado en dépression sur les côté des stabilos car il n'y a plus de séparation... je ne sais pas si je suis clair
Donc, si l'on considère que la portance est moins bonne en bout d'aile, disons sur un mètre (c'est un exemple, j'ai aucune mesure précise) sur une aile avec le même profil, une taille plus grande aura une meilleure portance car la zone centrale, la plus efficace est plus grande et la perte des bouts d'aile a proportionnellement moins d'impact sur la portance totale.
Bon, pas sûr de tout çà...

Il s'agit de la trainée induite. Si on conserve l'allongement et le coefficient de portance dans une homothétie, la part de trainée induite sera équivalente. La zone influencée par le vortex sera donc plus grande sur une grande voile.

[a-r-h]

Tu n'as pas répondu à ma remarque : que connaissons nous comme comparaison de voiles à des tailles différentes mais à charge alaire identique (en dehors des guns) ?
Il est fort possible que dans ce phénomène (vitesse qui augmente avec la taille), le facteur le plus important soit l'augmentation de la charge alaire moyenne avec la taille, hors ailes pointues de compète.

Tu as raison, d'une manière générale, plus la surface de la voile augmente, plus les constructeurs augmentent leur charge alaire.
J'ai notamment regardé pour la Diamir 2, où Nervures donne le PTV optimal de chaque taille : la charge alaire optimale varie de 2,95 à 3,82 kg/m2.

Etant donnés les échanges précédents, je serais tenté de dire que comme le rapport de trainée des suspentes + pilote est plus avantageux quand la surface augmente, il est nécessaire d'augmenter la charge alaire pour conserver la meilleure vitesse à finesse max.

Donc, toujours selon les échanges précédents, ça ne serait pas l'augmentation de la taille intrinsèque de l'aile qui permettrait cette augmentation de charge alaire. J'avoue avoir toujours un doute sur ce point.

[Chris224]

...
L'épaisseur du bord d'attaque étant identique pour toutes les tailles, la trainée de forme de l'aile est uniquement fonction de l'envergure de l'aile.

Si on fait une homothétie, on conserve épaisseur relative du profil, mais en absolu c'est plus fin. Si ce n'est pas la cas, on ne compare plus 2 voiles identiques.
...

Si l'épaisseur est proportionnelle aux autres dimensions, tu as raison.
J'ai un doute là-dessus, qui ne repose que sur mon intuition.
Si un membre du forum proche d'un constructeur peut nous éclairer sur ce point, merci

[papyon]

je reprends ce fil ... au vol ! (après avoir initié sa première version et sans avoir creusé ce qui précède))

Tout à fait d'accord avec Chris224 on ne doit pas comparer à charge alaire identique

J'avais proposé en conclusion une explication par l'homothétie qui chiffre comment DOIT varier la charge alaire (qui ne doit pas être constante quand on change de taille d'aile et/ou de PTV)
http://www.parapentiste.info/forum/autres-questions-techniques/vitesse-vs-tailles-des-ailes-pas-clair-t42011.0.html;msg533558#msg533558

pour ce qui est de la performance accrue des grandes O. Caldara a fourni des explications (assez) claires disponibles ici même mais je sais plus où

[Guy67]

Un paramètre (important ?) que vous devriez aussi considérer, c'est que le calage des petites tailles n'est pas nécessairement identique aux grandes tailles ...

[Colombo]

Si l'épaisseur est proportionnelle aux autres dimensions, tu as raison.
J'ai un doute là-dessus, qui ne repose que sur mon intuition.
Si un membre du forum proche d'un constructeur peut nous éclairer sur ce point, merci

Bah par définition, une homothétie c'est ça... Et que dans ce cas la, ça ne change pas les propriétés aérodynamiques de l'aile (hors Reynolds/couche limite).

Par contre je ne dis pas que les plus petites tailles sont faites par homothétie, ça je ne sais rien. Mais si ce n'est pas le cas, alors la géométrie générale de l'aile est différente (c'est un autre parapente quoi...). Si l’épaisseur relative est plus grande sur les petites tailles, on peut s'attendre a une petite perte de finesse car ces profils plus épais sont en général un peu moins bon. Par contre je suis persuadé que ça reste inférieur à l'effet du pilote/suspente.

[plumocum]

pour ce qui est de la performance accrue des grandes O. Caldara a fourni des explications (assez) claires disponibles ici même mais je sais plus où

http://www.parapentiste.info/forum/techniques-de-base-du-pilotage/o-caldara-tous-les-hommes-seront-egaux-t52477.0.html

[Colombo]

Dans le doc de O.Caldara, l'effet de la taille est "caché" dans son modèle qui lui sert à sortir les abaques.
Je pense qu'il utilise une homothétie avec un SCX pilote constant, similairement au petit exemple numérique que j'ai fait plus haut dans le fil.

Dans le fil du lien donné par plumocum, il est fait référence à un Pdf "PetitsPoidsVolants PDF" qui contient au moins 2 affirmations qui sont fausses:
- "Le bilan énergétique de votre aile est défavorable." qui stipule que le coéf de trainée n'augmente pas autant que le coefficient de portance (a iso Reynolds). C'est inexacte, les deux évoluent dans les mêmes proportion avec une augmentation de surface (on les calculs avec la même surface de référence, sinon ça n'a pas de sens). Au boulot on a deux maquettes de référence a deux échelles différentes, et on a bien les mêmes coefficients (utilisé pour "harmoniser" différentes soufflerie).
- "Les vortex vous font sombrer d'autant plus vite". Qui indique que le vortex de trainée induite serait relativement plus fort pour une petite aile. La trainée induite ne dépend que du coefficient de portance, de l'allongement et d'un coefficient de répartition de portance. Si on fait une homothétie pour conserver la même vitesse et la même charge alaire, le coefficient de portance et l'allongement ne changent pas et donc celui de trainée induite également.
On constate que les charges alaires sont plus faibles sur les plus petites tailles. Je pense que c'est soit une question d'accécisiblité/sécurité, soit une volonté de s’approcher de la nouvelle finesse max provoquée par la plus grande trainée relative du couple pilote/suspente.
Du coup, si la charge alaire est plus faible et le calage identique, la trainée induite est plus faible sur une petite taille (mais on vole moins vite).

[Colombo]

- "Le bilan énergétique de votre aile est défavorable." qui stipule que le coéf de trainée n'augmente pas autant que le coefficient de portance (a iso Reynolds). C'est inexacte, les deux évoluent dans les mêmes proportion avec une augmentation de surface (on les calculs avec la même surface de référence, sinon ça n'a pas de sens). Au boulot on a deux maquettes de référence a deux échelles différentes, et on a bien les mêmes coefficients (utilisé pour "harmoniser" différentes soufflerie).

Bon j'ai lu un peu vite, dans le bilan de l'aile, il intègre également le pilote et la suspente ! Finalement il n'y a que la mention "la trainée induite est à peine amoindrie" dont je ne suis pas d'accord (qui est en lien avec mon 2e pointe sur le message précédent)

[Tgb]

Sujet très intéressant, tant pour les clients que pour les concepteurs, et qui mérite d'être traité avec autre chose que des intuitions en mode PMU.

La balle est dans le camp de ceux qui font, avec des calculs démonstratifs à l'appui (Delta Reynolds entre une XS et une L, aile et cone susp compris).

Mon intuition PMU, c'est que la géométrie devrait évoluer de XS à L, et que la diff serait sensible, mais c'est du PMU.

[ottaflodna]

Sujet très intéressant, tant pour les clients que pour les concepteurs, et qui mérite d'être traité avec autre chose que des intuitions en mode PMU.

La balle est dans le camp de ceux qui font, avec des calculs démonstratifs à l'appui (Delta Reynolds entre une XS et une L, aile et cone susp compris).

Mon intuition PMU, c'est que la géométrie devrait évoluer de XS à L, et que la diff serait sensible, mais c'est du PMU.

Ils sont pas fermés vos PMU?

[olivier bio air]

Bonjour à tous,

Question maintes fois posée...
Pourquoi les petites ailes sont moins performantes, à charge alaire équivalente ?

« Cent fois sur le métier... » pourrait être une devise .

Déjà abordée dans un papier pour VL : la finesses question de surface...
Abordée aussi dans le forum, et un peu complétée, par une explication physique.
Vous pouvez rechercher 😁

Complétée aussi, par une feuille excell permettant de séparer les différentes contributions aux perfos, en fonction du rapport d’echelle.
Le Reynolds en est une, pas du tout la plus importante.
La taille du pilote aussi...

Je vous laisse rechercher le fil qui traite du sujet, et la feuille excell qui est dispo sur le forum.
Pour la petite histoire, c’est une feuille qui permet d’estimer les caractéristiques d’un projet d’aile avant de l’avoir étudiée sous toutes les coutures. Sans faire de CFD, on approche les grandes lignes d’un projet pour en définir les contours. Je l’avais communiquée à l’epoque à Luc Armant qui venait juste d’integer Ozone et planchait sur ses premiers protos BBHPP si je me souviens bien, mais ma mémoire peut me jouer des tours.
Je lui avais communiqué le mot de passe permettant d’acceder aux formulations (je ne m’en souviens plus d’ailleurs 😁... je suis preneur pour vous le communiquer si lui s’en souviens encore).
Comme quoi a l’epoque au moins, les constructeurs s’entraident parfois 😁.

En gros l’effet prépondérant est dû à l’evolution des composantes de la traînée, et le fait que l’optimum se trouve lorsque traînée induite égale traînée de frottement, en gros.

Il suffit d’exprimer la finesse en fonction de la surface, et de dériver cette expression.
On trouve un optimum. Il est en général, pour nos profils et nos caractéristiques de choix de point de vol, pour des surfaces assez grandes.
Je vous laisse retrouver l’explication sur le forum.
Je vous laisse aussi jouer avec la feuille excell pour sentir le poids de chacun des paramètres.

À votre disposition pour toute question 😉

Bon vols pour ceux qui ne sont pas confinés,

Olivier