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Forum de parapente

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Auteur Fil de discussion: mécanique de vol : virage sellette et lacet induit  (Lu 10750 fois)
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Saul Meige
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« le: 02 Janvier 2015 - 08:50:44 »

Bonjour,
J'essaie de comprendre en détail la théorie de la mécanique du virage, j'ai lu un certain nombre d'ouvrages, mais je ne trouve pas la réponse à cette question : comment peut-on induire un mouvement de lacet côté virage en virant uniquement à la sellette ?
Je comprend bien que le pilotage sellette seul induise du roulis puisque l'aile s'enfonce du côte où l'on se penche (et donc cela provoque une translation perpendiculaire à l'axe du vol qui va être contrecarrée par l'effet pendulaire de retour), et que cela induise également un lacet inverse car l'aile chargée va devoir accélérer pour compenser l'augmentation de la charge, mais je ne vois pas comment cela peut induire du lacet côté virage d'un point de vue physique.
Si quelqu'un peut me l'expliquer simplement, ou me donner la référence d'un ouvrage qui traite cette question, je suis preneur.

Merci.
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brandi
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« Répondre #1 le: 02 Janvier 2015 - 09:08:03 »

Il n'y pas de consensus sur le virage sellette et oui il y a encore des choses à théoriser.

Une explication parfois avancée c'est la trainée du pilote qui est penché qui pourrait induire le lacet.
tu as raison sur un point, si la voile tourne, il y a forcement un mouvement  de lacet.
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Patrick Samoens
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« Répondre #2 le: 02 Janvier 2015 - 09:49:22 »

Plus consensuelle que l'effet de la traînée du pilote, je parlerais plutôt du lacet induit par l'effet girouette du profil. L'endroit où s'applique la trainée sur le profil étant en arrière du centre de poussée, la voile se place automatiquement face au vent relatif (comme une girouette).

En appliquant un appui latéral avec la sellette, la voile penche sur le côté et à une tendance à déraper du même côté. La voile ne pouvant pas déraper de par sa forme, elle se remet immédiatement face au nouveau vent relatif par un mouvement de lacet induit. CQFD !  Clin d'oeil
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« Répondre #3 le: 02 Janvier 2015 - 11:40:13 »

La traînée du pilote penché j'y crois pas trop non plus  ivrogne ...

Sinon, je pense en effet plus a un effet girouette de part la forme de l'aile et sa voute. Les parties verticales de l'aile agissant comme une derive pour un avion ou planeur.
C'est en effet cette derive qui permet de virer sans deraper en spirale pour ces derniers.

Sinon peut etre aussi une aide aussi de part la forme du profil comme pour les deltas.
Sur un delta, le fait de se placer a gauche ou a droite sur la barre modifie l'aile et son CG, qui se deplace a gauche ou a droite.
On se retrouve donc avec une petite aile et une grande aile. ce qui fait que l'aile tourne avec du roulis.
Par contre pas de derive pour ces derniers ! et on voit bien qu'il en faut pour tourner.

L'aile interieur etant plus chargée que l'aile exterieur le profil est bcp plus deformé du coté interieur et plus "plat" coté exterieur.
Du coup, cette deformation genere plus de trainée coté interieur et agit sur l'axe de lacet pour faire tourner la machine.

Il y a peut etre un peut de cette aide aussi sur nos parapentes

D'ailleurs, ils ont eu pas mal de difficulté sans cette deformation sur les ailes rigides en delta au debut, voiles qui tournaient mal du coup. il a fallut rajouter d'autres artifices pour compenser

Norbert
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« Répondre #4 le: 02 Janvier 2015 - 18:56:10 »

J'ai posé la question à un ingénieur aéronautique et selon lui:  prof  le fait de charger l'aile à droite par exemple, fait que l'aile gauche déchargé a moins de portance et donc moins de trainée induite par la portance, donc accélère et va plus vite que l'aile droite, donc lacet à droite.
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« Répondre #5 le: 02 Janvier 2015 - 19:13:33 »

Mais ton aile gauche va aussi plus vite que ton aile droite donc potentiellement traine plus... (le cas du lacet induit en planeur par ex) et je vois pas pourquoi l'aile déchargée aurait moins de portance ??
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Patrick Samoens
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« Répondre #6 le: 02 Janvier 2015 - 19:16:18 »

J'ai posé la question à un ingénieur aéronautique et selon lui:  prof  le fait de charger l'aile à droite par exemple, fait que l'aile gauche déchargé a moins de portance et donc moins de trainée induite par la portance, donc accélère et va plus vite que l'aile droite, donc lacet à droite.

À mon avis les ingénieurs aéronautiques ont bien du mal avec les structures souples des parapentes.  Clin d'oeil

Cette théorie se mord la queue car l'aile extérieure accélérant la portance et la traînée augmentent obligatoirement par effet aérodynamique.

Édit : d'accord avec Norby
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Patrick    BE parapente et delta
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« Répondre #7 le: 02 Janvier 2015 - 23:30:44 »

Bon si j'essaie de résumer et d'analyser les réponses :
- l'hypothèse de la trainée du pilote désaxée semble écartée, car cela induit au mieux un mouvement de lacet pour le pilote seul, mais ce mouvement ne se répercute pas sur l'aile, car il n'y a pas de rigidité torsionnelle entre le pilote et l'aile via les élévateurs. Donc on est plutôt sur un effet de twist qui n'explique pas le mouvement de lacet de l'aile.
- l'hypothèse de l'aile déchargée qui accélère car la trainée diminue, ça ne marche pas non plus, ne serait-ce que parce que l'effet lacet inverse sur l'aile chargée vient contrecarrer cet effet. Et puis effectivement, si l'aile accélère, la trainée va augmenter, donc retour à la case départ.

Il me semble que l'explication de Patrick est probante. J'ai essayé de faire un schéma du phénomène de girouette décrit (https://www.dropbox.com/s/15b9xatpmk6b605/effet%20girouette%20virage%20sellette.jpg?dl=0 ). Patrick, peux-tu me confirmer que cela correspond bien à ton explication ?

Après, dans la formule de la trainée T=1/2 x ro x V2 x C x S je ne sais pas quels sont les ordres de grandeur du rapport Cx/Cy entre trainée de face et de côté (j'imagine que Cx est inférieur à Cy car l'aile a un meilleur aérodynamisme de face que de profil), ni du rapport Sx/Sy (Sx nécessairement supérieur à Sy), et donc enfin du rapport Tx/Ty, sachant que Vx > Vy. Donc au final, pour un virage sellette avec un dérapage modéré de l'aile (donc Vy faible devant Vx) la trainée suivant X est-elle plus importante que suivant Y ? J'ai supposé que oui dans mon schéma.

J'imagine que les constructeurs d'aile savent précisément de quoi il retourne, non ?

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« Répondre #8 le: 03 Janvier 2015 - 00:42:10 »

Petite question pour essayer de suivre ; n'êtes vous pas en train de reflechir sur un virage à la sellette qui ne se ferait que sur l'axe de lacet ? Si c'est le cas, je pense que le postulat de depart est faut. Je m'explique ;

J'ai appris, du moins je l'ai compris ainsi. Qu'en aéronautique le virage à plat n'existerait pas. Car vouloir obliger un aeronef à virer à plat reviendrait juste à le faire deraper vers l'extérieur. Qu'en fait, en aéronautique le  virage d'un aéronef se construit toujours et neccesairement sur les trois axes. Ok un avion voire un Swift peut sans doute être forcé à un deraper un peu... un parapente, je pense quil fermerait pour s'y opposer.

D'ailleurs même nos ailes souples, si on s'amuse à ne les piloter qu'à la sellette. On peut quand meme les amener à des wings presque ower ou les mettre face planète.

Bref même que a la sellette on induit forcement du roulis et du tangage.

Alors le lacet à la sellette ne serait ce pas que l'une des composantes normale et obligée de tout virage de tout aeronef ?

Le fait de charger un côté de l'aile, est ce que cela ne revient pas au fond à créer "presque" la meme action que si on actionnait la commande de ce côté. On déforme le profil de l'aile, là ou avec la commande on nagit que sur le bord de fuite, ici avec le sellette on agit sur l'ensemble de la 1/2 aile (voire même l'aile entière) Avec la commande on crée de la portance du côté ou on la tire et pourtant laile tourne bien de ce côté là (on va pas reprendre ici l'explication du virage "normal" c'est très bien réalisé dans le référentiel du BPC)

Si on admet que tout virage aéronautique est bien le résultat de roulis, tangage et lacet et si parallèlement on admet aussi que commande ou sellette, on provoque dans tous les cas une déformation du profil de notre aile. Alors il me .semble clair, du moins à moi, que sellette ou commande le virage en parapente reste toujours un virage en parapente.

La différence, pour ce que je retiens de mes experimentations de conduite de virage. Cest qu'à la sellette seule le mecanisme est plus long à se mettre en place et que ce que l'on s'économise dans un premier temps en terme d'angles de roulis et tangage, on le paye par un rayon de virage (qui s'exprime aussi par une valeur angulaire) plus grand.

Bonne nuit,
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« Répondre #9 le: 03 Janvier 2015 - 00:42:23 »

Sur ce genre de choses je ne pense pas que l'intuition soit fiable parce que c'est trop complexe : il faut calculer (ou expérimenter bien sûr).

C'est une défaite car le calcul sera seulement numérique et n'expliquera sans doute pas grand chose. C'est juste un moyen d'expérimenter vite et pas cher.

Pour t'y aider, google dit par exemple :
http://www.xflr5.com/xflr5.htm

Il y a des tas de limites aux conditions d'emploi semble-t-il (déformations, décollements, ...).
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Patrick Samoens
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« Répondre #10 le: 03 Janvier 2015 - 01:32:27 »

J'imagine que les constructeurs d'aile savent précisément de quoi il retourne, non ?

Très bonne question !  mort de rire
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« Répondre #11 le: 03 Janvier 2015 - 09:13:10 »

Pour info, je viens de voir qu'il y avait déjà un topic qui aborde le sujet sur le forum : http://www.parapentiste.info/forum/techniques-de-base-du-pilotage/mecanique-du-pilotage-a-la-sellette-t13012.0.html

Et un article dans Parapente Mag n°126 sur le pilotage sellette qui reprend l'effet girouette comme explication du mouvement de lacet.

Je reste preneur d'une référence de bouquin sur la théorie de la mécanique de vol (français ou anglais), même bien costaud au niveau équations, si quelqu'un a ça dans ses cartons...
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« Répondre #12 le: 03 Janvier 2015 - 11:14:51 »

De la lecture qui devrait t'intéresser : http://www.voler.info/media/Virages_VOLER_INFO_Avril_2013a.pdf
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brandi
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« Répondre #13 le: 03 Janvier 2015 - 11:48:12 »

Ce document confirme juste une chose: on ne sait pas  Clin d'oeil
Dommage de donner l'explication pour une voile avec peu de lobe, ça embrouille et ce n'est plus d'actualité.
Heureusement qu'olivier caldera est là pour y voir un peu plus clair.

Je remarque qu'il n'y a une aucune mention d'effet girouette.

merci pour le doc
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« Répondre #14 le: 03 Janvier 2015 - 11:59:44 »

L'avis originel d'Olivier Caldara :
http://www.youscribe.com/catalogue/tous/savoirs/sciences-humaines-et-sociales/dis-moi-comment-ca-tourne-527768
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« Répondre #15 le: 03 Janvier 2015 - 12:54:25 »

Dommage de donner l'explication pour une voile avec peu de lobe, ça embrouille et ce n'est plus d'actualité.
Effectivement, les voiles actuelles sont toutes très lobées, et elles virent toutes relativement bien. L'utilisation des pinces en bord de fuite améliore aussi le virage.
Ce n'était pas le cas au début des années 90.
Pour aller chercher de la perf avec l'allongement à plat, certaines ailes de compète étaient très peu lobées et tournaient mal.
Je me souviens avoir essayé à l'époque une ProDesign Contest (DHV3 !). Le roulis inverse était tellement prononcé que lorsqu'on tirait la commande sans accompagner d'un gros transfert sellette, il fallait attendre 2 ou 3 secondes avant que ça commence à tourner dans le bon sens. Vraiment pas agréable.
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« Répondre #16 le: 03 Janvier 2015 - 14:54:29 »

 salut !

(@) Paul, où es-tu ?  hein ?

Ton avis (nous) m'intéresse ! hein ?

Bonne après-midi,
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« Répondre #17 le: 04 Janvier 2015 - 09:33:06 »

Moi qui pensait avoir posé une question triviale...

Merci pour les articles.

J'ai quand même l'impression que la théorie est maîtrisée (bien que complexe), mais qu'il n'existe pas d'ouvrage de référence de mécanique de vol appliquée au parapente, probablement parce qu'un tel ouvrage devrait être rédigé un ingénieur aéronautique (ou qui en a acquis les compétences) qui bosse ou a bossé chez un fabricant, et que les constructeurs ne souhaitent pas diffuser leur savoir faire. C'est quand-même dommage...
C'est d'autant plus dommage que les principaux livres d'apprentissage simplifient trop la théorie, au risque de comporter des erreurs. Ce n'est pas facile de vulgariser, cela demande des connaissances pointues et poussées dans le domaine, pour pouvoir synthétiser et laisser l'essentiel.

Par exemple, à la lecture de l'article de Caldara sur le virage, je trouve très intéressant d'apprendre que le frein est plus un volet qu'un frein (l'action du frein augmente plus le coefficient de portance que le coefficient de trainée). Ce qui permet de comprendre que, comme pour un avion, ce n'est pas l'effet de Bernouilli (dépression extrados car augmentation vitesse) qui explique à lui seul la portance, mais il faut aussi rajouter la déviation du filet d'air (effet coanda - cf article https://www.dropbox.com/s/ko1upv62rrhvlcf/Pourquoi%20un%20avion%20vole-t-il%20%3F.pdf?dl=0), phénomène probablement prépondérant même). On ne retrouve pas ces éléments dans les livres d'apprentissage, et c'est bien dommage.

Ce qui est intéressant par ailleurs, c'est que l'on voit que la conception des parapentes passe encore beaucoup par de l'expérimentation, comme aux premiers jours, ce que je trouve vraiment intéressant. Ce qui n'empêche pas les constructeurs, j'imagine, d'utiliser des logiciels de calcul aux éléments finis pour modéliser le comportement des voiles. Le fait que la voile est souple est probablement un facteur qui rend l'approche numérique beaucoup plus ardue (+ l'effet pendulaire). Ce qui différencie (entre autre) de la conception d'avions, dont le comportement est très majoritairement appréhendé par la modélisation.

Je ne sais pas s'il existe un syndicat des constructeurs (au moins en France), mais si c'est le cas, ils devraient se mettre d'accord pour éditer ensemble un bouquin de mécanique de vol plus pointu, qui détaille tous les paramètres et phénomènes associés qui jouent dans le comportement de vol d'une aile, mais qui ne dévoile pas les petits secrets de fabrication (ils seront bien placés pour fixer les limites). Ce serait un support pédagogique bien utile (en tout cas pour moi qui suis ingénieur et qui aime bien comprendre au-delà de l'expérimentation et de la pratique). Si un constructeur lit ces lignes...

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« Répondre #18 le: 04 Janvier 2015 - 10:45:38 »

 salut !

J'ai quand même l'impression que la théorie est maîtrisée (bien que complexe), mais qu'il n'existe pas d'ouvrage de référence de mécanique de vol appliquée au parapente, probablement parce qu'un tel ouvrage devrait être rédigé un ingénieur aéronautique (ou qui en a acquis les compétences) qui bosse ou a bossé chez un fabricant, et que les constructeurs ne souhaitent pas diffuser leur savoir faire. C'est quand-même dommage...



Tu devrais te procurer le livre d'Hubert Aupetit  TRAITE DE PIOTAGE ET DE MECANIQUE DU VOL , Editions RETINE
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Il y a de vieux pilotes et des pilotes audacieux ... mais pas les deux.
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« Répondre #19 le: 04 Janvier 2015 - 11:16:17 »

salut !

((@)) Paul, où es-tu ?  hein ?

Ton avis (nous) m'intéresse ! hein ?

Bonne après-midi,


Et pour marquer le coup, je clôture définitivement mes interventions sur le fofo avec un dernier petit mot dans Présentation

Adishatz

Paul



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« Répondre #20 le: 04 Janvier 2015 - 14:00:24 »

Dommage, j'aimais bien ses interventions.
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« Répondre #21 le: 04 Janvier 2015 - 17:43:30 »

Ha Ben oui!.. Je savais pas qu il était parti ?! Et pourquoi donc ?

Sinon, l effet girouette me semble si évident pour expliquer le virage à la sellette  hein ?
Qu est ce qui vous convainc pas dedans ?

Norbert
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« Répondre #22 le: 04 Janvier 2015 - 18:00:54 »

Sans doute parce que la science ne doit pas se construire sur la sensation mais bien sur la démonstration (c'est pas de moi, plutôt d'Aristote il me semble)
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« Répondre #23 le: 04 Janvier 2015 - 18:34:23 »

Ben c'est démontré plus haut ??
Vous êtes bien d'accord que quand le vent vient de votre gauche votre aile a envie de tourner vers la gauche sur l'axe de lacet pour se mettre face au vent ?
Quand on veux gonfler face pente et que le vent vient d'un coté ca se voit tout de suite par ex...

Si on fait un virage a la sellette.. on provoque d'abord du roulis. Le fait d'avoir l'aile penchée nous fait partir du coté où l'aile est penchée non ? (cf les forces en virages vu de derrière)
Quand on est en ligne droite, le vent relatif nous vient bien de face.
Une fois le virage amorcé a la sellette, avec le déplacement sur le coté du a l'inclinaison (cf les forces vues de dessus cette fois) le vent relatif ne vient plus de face mais de coté.
Avec l'effet girouette l'aile s'incrit en virage avec l'effet girouette, tout comme le planeur avec sa dérive en virage d'ailleurs

C'est comme ca que je le comprends.
Pas vous ?

Norbert
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« Répondre #24 le: 04 Janvier 2015 - 19:18:31 »

Le fait d'avoir l'aile penchée nous fait partir du coté où l'aile est penchée non ? (cf les forces en virages vu de derrière)
Une fois le virage amorcé a la sellette, avec le déplacement sur le coté du a l'inclinaison (cf les forces vues de dessus cette fois) le vent relatif ne vient plus de face mais de coté.
Avec l'effet girouette l'aile s'incrit en virage avec l'effet girouette, tout comme le planeur avec sa dérive en virage d'ailleurs
J'ai mis un peu pas mal de temps à comprendre ce qu'a dit patrick  Clin d'oeil  mais ça ne ressemble pas à ce que tu écris.
j'ai eu le déclic quand j'ai exagéré le roulis et que j'ai mis le pilote et la voile à l'horizontal, en supposant que l'on puisse tenir dans cette position et que la finesse soit constante, le plan de l'aile va s'incliner vers le bas, la rotation va se faire sur l'axe du lacet. 

ps, je coince quand on me parle de voile qui dérape ou de vent relatif différent du sens du mouvement.
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